Lexikon: Lebewesen

 

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Lebewesen
Acanthocystis turfacea.jpg|300px|thumb|[[Sonnentierchen Acanthocystis turfacea]]
Klassifikation: Lebewesen
Domänen
  • (Eucaryota)
  • (Archaea)
  • (Bacteria)

Lebewesen sind materielle Objekte auf organisch-chemischer Basis, die durch einen Satz von Merkmalen beschreibbar sind, die als notwendig für Leben (Biologie)|Leben erachtet werden.

Lebewesen stammen immer von anderen Lebewesen ab (mit Ausnahme der einmaligen Entstehung von Leben).

Die befasst sich wissenschaftlich mit allen bekannten Lebewesen, ihren Abwandlungen und Vorläufern.

Verwandte Begriffe: Lebensform, Kreatur, Organismen.

Vergleich der Eigenschaften von Lebewesen und technischen Systemen

Kennzeichen Beispiel Lebewesen Beispiel Nicht-Lebewesen
Energieaustausch mit der Umgebung
Aufnahme nehmen energie auf () Felsen erwärmen sich am Tag durch Aufnahme von Lichtenergie
Abgabe Alle Lebewesen, jedoch in besonderm Ausmaß e, geben Wärmeenergie ab und geben sie in der Nacht wieder ab
Stoffaustausch mit der Umgebung
Aufnahme saufnahme Autos mit Benzin
Abgabe Tiere geben und ab Abgase des Autos bestehen aus Kohlenstoffdioxid und Wasser
(chemische Umwandlung von Stoffen) alle Lebewesen (außer Viren, Viroide und Prionen) brennende
saustausch
Empfangen von Information Pflanzen erkennen den Sonnenstand Belichtungsmesser des Fotoapparates misst Lichtstärke
Senden von Information Warntracht der Wespen, Sprache der Bienen und der Hominiden Verkehrsampel
Reaktion auf Umweltveränderungen
  Blätter nach dem Sonnenstand aus Der Sonne nachgeführte Solarzellen
Wachstum
Volumenzunahme Eine Hefezelle nimmt nach der an Volumen zu Wachstum eines Kochsalz-Kristalls
Zellteilung n des es --
Selbstreproduktion (Fortpflanzung)
  Die durch Zellteilung entstandenen Zellen sind ihrer Mutterzelle ähnlich. Kopie der , also Bei technischen Systemen noch nicht ausgereift aber theoretisch möglich; sich selbst reproduzierende Computerprogramme sind Praxis (Computerviren).
Stoffliche Grundlage
Grundbausteine Biomoleküle verschieden
Informationsträger DNA, Ribonukleinsäure|RNA verschieden

Einzelne der die Lebewesen kennzeichnenden Merkmale findet man also auch bei technischen, physikalischen und chemischen Systemen.

  1. Auf alle lebenden Organismen (Lebewesen) müssen zumindest auf der Ebene der Zelle alle Kennzeichen zutreffen.
  2. Tote Organismen wiesen in ihrer Vergangenheit alle Kennzeichen auf.
  3. Latentes Leben haben Organismen, die zwar nicht alle Kennzeichen aufweisen, also toten Organismen oder unbelebten Gegenständen ähnlich sind, jederzeit aber zu lebenden Organismen werden können. (Beispiele: n von Bakterien oder Pilzen).
  4. Unbelebte Gegenstände zeigen zur Zeit ihrer Existenz nicht alle Kennzeichen.

Drei wesentliche Eigenschaften haben sich aber herauskristallisiert, die für alle Lebewesen als Definitionskriterien gelten sollen :

  • a) Stoffwechsel (Metabolismus) während zumindest einer Lebensphase,
  • b) Fähigkeit zur Selbstreproduktion, und
  • c) die mit der Selbstreproduktion verbundene genetische Variabilität als Bedingung Evolution|evolutionärer Entwicklung.

Diese Einschränkung würde aber viele hypothetische Frühstadien der Entwicklung des Lebens sowie rezente Grenzformen des Lebens, wie Viren, kategorisch ausschließen.

Zeitablauf

Lebewesen haben einen Zeitablauf (Ontologie): Sie werden Geburt|geboren, sie Wachstum|wachsen, sie Veränderung|verändern sich, Fortpflanzung|pflanzen sich fort, sie altern und sterben.

Bei vielen Einzellern ist potentielle Unsterblichkeit möglich, da aus einer Mutterzelle ohne Substanzverlust zwei (sozusagen erwachsene) Tochterzellen hervorgehen. Über die Keimbahn betrachtet besitzen das Potential der Unsterblichkeit jedoch alle Lebewesen. Diese Betrachtung ist ein logisches Gedankenspiel ohne wissenschaftliche Aussage.

Aufbau von Lebewesen

Alle Lebewesen (, , , , und Protisten) sind aus Zelle (Biologie)|Zellen aufgebaut. Sowohl die einzelne Zelle als auch die Gesamtheit der Zellen (eines mehrzelligen ) sind strukturiert und kompartimentiert, das heißt sie bilden ein kompliziert aufgebautes System gegenseitig abgegrenzter Reaktionsräume.

Jede Zelle enthält in ihrem Genom|Erbgut (Desoxyribonukleinsäure|Desoxyribonukleinsäure, DNS, engl. DNA) alle zum und für die vielfältigen Lebensprozesse notwendigen Anweisungen.

Chemie der Lebewesen

Elemente

Lebewesen bestehen vorwiegend aus und organischen verbindungen.

Neben dem Kohlenstoff als Hauptelement der Biomoleküle und den Elementen des Wassers - (H) und (O) - kommen noch die Elemente (N), (Na), (K), (Cl), (P), (S), (Mg), Calcium (Ca), (I), (Fe), (Cu), Selen (Se) in Lebewesen vor. (Cl), (I), (Fe), (Cu), Selen (Se) und einige andere Elemente kommen nur in Spuren vor (können aber doch essentiell sein).

Die weitaus häufiger als Kohlenstoff in der Erdkruste vorkommenden Elemente Silizium und Aluminium werden aufgrund ihrer eingeschränkten Verbindungsmöglichkeiten nicht als Bausteine des Lebens genutzt. Edelgase und alle Elemente schwerer als das Selen (Atomgewicht 34) sind keine Bausteine des Lebens oder sogar je nach in unterschiedlichem Grade schädlich für Lebewesen.

Biochemische Bestandteile

Lebewesen sind durch den Besitz reproduzierender Moleküle gekennzeichnet. Auf der Erde sind dies Desoxyribonukleinsäure|DNA und . Makromoleküle wie Polynukleotide, Eiweiße (e), makromolekulare e (Polysaccharide) sowie komplexe Moleküle wie e und Steroide kommen nicht in der unbelebten Natur vor, sie können von unbelebten Systemen nicht hergestellt werden. Kleinere Bausteine wie Aminosäuren und Nukleotide dagegen sind auch in der unbelebten Natur, zum Beispiel in interstellaren Gasen oder in Meteoriten, zu finden und können auch abiogen entstehen.

Daneben enthalten die Zellen der Lebewesens zu einem großen Teil und darin gelösten ien (n).

Alle Lebensvorgänge finden in Anwesenheit von statt.

Evolution

Das Leben auf der Erde nimmt einen historisch einmaligen Verlauf. Auch wenn man die Ausgangsbedingungen wiederherstellen könnte, würde sich vielleicht ein ähnlicher Ablauf ergeben, aber nicht derselbe, der bis heute stattgefunden hat. Der Grund dafür ist die Vielzahl von Zufallentscheidungen, die seit dem Beginn des Lebens bis heute erfolgten. Diese Zufallsentscheidungen werden durch Selektions- und Anpassungsprozesse teilweise wieder ausgeglichen, trotzdem ist eine genau identische Entwicklung unter realen Bedingungen nicht vorstellbar.

Die Entwicklung der verschiedenen Art (Biologie)|Arten von Lebewesen wird in der stheorie behandelt. Dieser von Charles Darwin begründete Zweig der erklärt die Vielfalt der Lebensformen durch Variation, , Vererbung (Biologie)|Vererbung und Selektion.

Die Evolutionstheorie behandelt die Veränderung von Lebensformen im Laufe der Zeit und die Entstehung der ersten Lebensformen. Hierzu gibt es eine Reihe von Konzepten und Hypothesen (beispielsweise RNA-Welt, siehe auch Chemische Evolution).

Die ältesten bisher gefundenen Fossilien|fossilen Spuren von Lebewesen sind mikroskopische 'Fäden', die als Überreste von gelten. Allerdings werden diese in 3,5 Mrd. Jahre alten en gefundenen Ablagerungen nicht allgemein als Spuren von Leben angesehen.

Neuere Ansätze zur Evolutionstheorie gehen davon aus, dass die Evolution nicht an der Art, sondern am Individuum und seinen Genen ansetzt. (Siehe Soziobiologie und Verhaltensbiologie)

Grenzfragen

Wird die Zelle als grundlegendes Kennzeichen von Lebewesen angesehen, werden Virus (Biologie)|Viren nicht zu den Lebewesen gerechnet, da sie keine Zellen sind und nicht aus Zellen aufgebaut sind. Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel und pflanzen sich auch nicht selbständig fort. Ihre Vermehrung erfolgt durch Wirtszellen.

Viren lassen sich beispielsweise Kristallisation|kristallisieren. Sie bestehen aus hülle und kern. Es gibt unter geeigneten Versuchsbedingungen die Degeneration von Virus (Biologie)|Viren zu Viroiden. Diese bestehen dann nur noch aus vermehrungsfähiger . Man könnte diese Viroide als "nackte" bezeichnen.

Mischt man solche Viroide und ihre Mutterviren in einem Gefäß, dem man permanent frische Nukleinsäuren und hinzufügt, so vermehren sich die Viroide schneller als die echten Viren. Um infektiös zu bleiben, ist die hülle für sie nicht mehr nötig. Aus dem Virus geht der Teil, der die Hülle kodiert, verloren.

Allerdings sind Viren durch en und Selektion der unterworfen, was im weiteren Sinne wiederum auch für viele Nicht-Lebewesen gilt: So unterliegen laut der umstrittenen Mem-Theorie auch die nicht-physischen Ideen und Gedanken der Evolution, was auch für physische, nicht-lebendige Werkzeuge und Maschinen gilt.

Die Existenz der Viren könnte in der Evolution auf einen Übergang von "noch nicht lebendig" zu "lebendig" hinweisen. Allerdings könnten sich die Virus (Biologie)|Viren auch aus "echten" Lebewesen wie den entwickelt haben.

Mittlerweile ist es gelungen, die Sequenz des Kinderlähmungsvirus in einem -Syntheseapparat künstlich zu erzeugen. (Auf die gleiche Weise hat man bereits viele weitere - und -Abschnitte für gentechnische Experimente erzeugt). Den -Strang hat man dann in n eingeschleust und es entstanden komplette, künstliche Polioviren.

Systematik der Lebewesen

Die Systematik (Biologie)|biologische Systematik versucht eine sinnvolle Gruppierung aller Lebewesen. Die oberste Stufe wird dabei von den Domäne (Biologie)|Domänen gebildet. Man unterscheidet nach molekularbiologischen Kriterien drei Domänen: die eigentlichen (Bacteria), die Archaeen|Archaebakterien (Archaea) und die (Eucaryota). Die letztgenannte Domäne umfasst die uns vertrauten , und sowie die Protisten.

Lebewesen als Systeme

Das genetische Programm

Wie die komplexen physikalischen Systeme der unbelebten Natur (wie zum Beispiel das ) entstehen auch bei Lebewesen Strukturen durch Selbstorganisation. Darüber hinaus fehlt aber allen Systemen der unbelebten Natur und der Technik ein Element, das nur Lebewesen aufweisen: Das Genetik|genetische Programm. Durch dieses Programm werden Lebensvorgänge ausgelöst, gesteuert und geregelt. Dazu gehört auch die Reproduktion dieses Programms. Dieses Programm ist Teleonomie|teleonomisch, ohne Teleologie|teleologisch sein zu können: Es gibt die Richtung der Ontogenese|ontogonetischen Entwicklung und des Verhaltensbiologie|Verhaltens der Organismen vor und grenzt sie in einem gewissen Rahmen von anderen Entwicklungsmöglichkeiten und Verhaltensweisen ab. Fehlen Teile des Programms oder weisen sie Fehlfunktionen auf, können sich – innerhalb eines Toleranzbereiches – keine lebensfähigen Organismen entwickeln.

Zwar weisen auch technische Systeme Programme auf, die sie befähigen, ihr Verhalten selbsttätig zu steuern. Diese Programme werden aber stets von externen Programmierern entwickelt und Implementation|implementiert. Auch wenn es in der Zukunft möglich sollte, sich selbst reproduzierende Automaten zu konstruieren, deren Programm sich durch natürliche Evolution, also ohne Eingriff des Menschen, weiter entwickelt, wird dieses technische Programm doch stets vom genetischen Programm durch seine, von systemfremden „Programmierern“ unabhängige, Entwicklung im Laufe von 3,8 Milliarden Jahren zu unterscheiden sein.

Eigenschaften von Lebewesen

Diese Eigenschaften können auch unbelebten Systemen der Natur und der Technik zu eigen sein.

Lebewesen sind in der Terminologie der Systemtheorie

  • offen: Sie stehen in lebenslangem -, Stoff- und saustausch mit der Umwelt.

  • dynamisch: Sie sind zumindest auf der biochemischen Ebene dauernden Veränderungen unterworfen, können aber zeitweise einen stationären Zustand einnehmen, weisen also eine Konstanz von Struktur und Leistung auf. Diese Veränderungen sind einerseits auf dem System innewohnende Bedingungen zurückzuführen (Beispiel: Erzeugung genetischer Variation durch Rekombination bei der Fortpflanzung), andererseits durch Umwelteinflüsse. Lebewesen wirken wiederum auf ihre Umwelt verändernd zurück. (Beispiel: Veränderung der Zusammensetzung der Atmosphäre durch die .)
  • deterministisch: Auch wenn alle Eigenschaften der Lebewesen durch die Naturgesetze bestimmt sind, lassen sich auf Grund ihrer Komplexität vor allem für Emergenz|emergente Eigenschaften kaum mathematisch exakte Aussagen über die Vorhersagbarkeit ihrer Eigenschaften und Entwicklung und ihres Verhaltens machen: Durch die für wissenschaftliche Untersuchungen notwendige Reduktion lassen sich zwar Gesetzmäßigkeiten für einzelne Elemente ermitteln. Daraus lassen sich aber nicht immer Gesetzmäßigkeiten für das Gesamtsystem ableiten.
  • stabil und adaptiv: Lebewesen können trotz störender Einflüsse aus der Umwelt ihre Struktur und ihr inneres Milieu für längere Zeit aufrecht erhalten. Anderseits können sie sich auch in Struktur und Verhalten verändern und Umweltänderungen anpassen.
  • autopoietisch: Lebewesen sind sich selbst replizierende Systeme, wobei einerseits die Kontinuität von Struktur und Leistung über lange Zeiträume hinweg gewährleistet ist, andererseits durch die Ungenauigkeit der Replikation Möglichkeiten zur evolutionären Anpassung an Umweltänderungen bestehen.
  • autark: Lebewesen sind bis zu einem gewissen Grad von der Umwelt unabhängig. (Siehe dazu die Erörterung der Problematik der Lebewesen#Autarkie|Autarkie. )

Organisation

Diese Organisationsformen können auch unbelebten Systemen der Natur und der Technik zu eigen sein.

  • Als komplexe, heterogene Systeme bestehen Lebewesen aus vielen Elementen unterschiedlicher Struktur und Funktion, die durch zahlreiche, unterschiedliche Wechselwirkungen miteinander verknüpft sind.
  • Lebewesen sind selbstähnlich strukturiert: Sie bestehen aus zahlreichen unterschiedlich Elementen (Subsystemen), die durch zahlreiche Beziehungen miteinander verknüpft sind und selbst wieder aus zahlreichen Untereinheiten bestehen. die selbst wieder Systeme darstellen und aus Subsystemen bestehen (zum Beispiel Organe bestehen aus Zellen, diese enthalten Organelle, welche aus Biomoleküle aufgebaut sind)
  • Sie sind auch selbst wieder Elemente von komplexen Systemen höherer Ordnung (zum Beispiel Familienverband, Population, Biozönose), sind also ebenfalls mit zahlreichen weiteren Systemen (andere Lebwesen, unbelebte und technische Systeme) miteinander verknüpft
  • Alle Lebewesen sind Systeme mit speziellen sbahnen und Informationsspeichern.

Problemkreise

Definition der Grenzen

Natürliche Grenzen ergeben sich bei der Betrachtung von Individuum|Individuen als System. Hier ist die äußerste Grenze letztlich die , die Pellikula, die oder eine andere einhüllende und begrenzende Struktur. Bei höheren Organisationsstufen übernehmen Abschluss- und Deckgewebe (, , Haut, Rinde) diese Funktion.

Viele Organismen geben Stoffe an die Umwelt ab und schaffen sich damit eine eigene Umwelt im Nahbereich, ein Mikromilieu. Beispiel: Schleimkapsel von Pneumococcus. Hier muss der Beobachter selbst definieren, wie er das System abgrenzt.

Definition des s

Bei Schleimpilzen und Kolonie|kolonienbildenden Einzeller|Einzellern (Beispiel Eudorina), lassen sich individuelle, autarke Zellen unterscheiden. Sie gehen aber zumindest zeitweise Verbindungen miteinander ein, in welcher sie ihre Individualität und Unabhängigkeit aufgeben, also einem Mehrzeller|mehrzelligen Organismus gleichen.

Der Begriff Individuum bedeutet nach seiner lateinischen Herkunft ein Unteilbares. In dieser Bedeutung ist der Begriff nicht für alle Lebewesen praktikabel. Die meisten höheren Tiere kann man nicht teilen, ohne sie oder den abgetrennten Teil damit zu töten. Einen Hund als Individuum anzusprechen ist daher kein Problem.

Von einem "individuellen" Baum kann man dagegen einen Ableger abteilen und diesen zu einem neuen Exemplar heranwachsen lassen. Viele Pflanzen bedienen sich dieses Verfahrens der Ausbreitung sogar systematisch, z.B. durch Ableger. Oft wachsen so ganze Rasen oder Wälder heran, die eigentlich einem einzigen zusammenhängenden Exemplar angehören, das aber jederzeit an beliebiger Stelle geteilt werden könnte.

Durch die Möglichkeit des Klonens entsteht die logische Fähigkeit zur Abtrennung eines neuen lebensfähigen Exemplars auch sogar für Säugetiere. Damit wird der Begriff Individuum für die Biologie mehr oder weniger hinfällig und müsste durch ein anderes Wort ersetzt weden, das besser trifft, was gemeint war, eben z.B.: "Exemplar".

Autarkie

Auf Grund der komplexen Wechselwirkungen von Organismen mit ihrer Umwelt kann man nur eingeschränkt von Autarkie sprechen:

  • So sind Lebewesen bezüglich der Energie nie autark, sie sind immer auf eine externe Energiequelle angewiesen, die letztlich durch die Sonne gegeben ist. Organismen, die als Energiequelle nur Licht oder die chemische Energie anorganischer Stoffe benötigen, also nicht auf andere Lebewesen als Energielieferanten angewiesen sind, können als energetisch autark betrachtet werden.
  • Autotrophie|Autotrophe Organismen sind in dem Sinne stofflich autark, als sie aus anorganischen Stoffen körpereigene organische Stoffe herstellen und diese im Stoffwechsel wieder zu anorganischen Stoffen abbauen. So lässt sich eine photosynthetisch aktive Pflanze in einem von der Umgebungsluft abgeschlossenen Glasgefäß bei ausreichender Beleuchtung am Leben erhalten, da sich ein Gleichgewicht zwischen und Zellatmung|Atmung einstellen kann. und sind in diesem System allerdings nur so lange möglich wie der Vorrat an Wasser und Nährsalzen ausreicht. Heterotrophie|Heterotrophe Organismen sind in diesem Sinne nicht autark, da sie auf die von anderen Lebewesen vorgefertigten Nährstoffe angewiesen sind.
  • Übergeordnete Systeme wie zum Beispiel eine Lebensgemeinschaft (Biozönose) können wiederum energetische und stoffliche Autarkie erreichen, wenn bestimmte Organismengruppen in ausreichender Zahl und mit einer ausgeglichenen Vermehrungsrate vorhanden sind. (Siehe dazu Ökologisches Gleichgewicht.) so hat sich in der Tiefsee eine autarke Lebensgemeinschaft zwischen Autotrophie|chemoautotrophen , Röhrenwürmern, Krebsen und n ausgebildet. Die Ökologie untersucht unter anderem, welche Mindestanforderungen eine abgeschlossene Lebensgemeinschaft erfüllen muss, um autark zu sein, das heißt einen geschlossenen Stoffkreislauf zu ermöglichen. Letztlich kann die Gesamtheit aller Lebewesen der Erde als eine autarke Lebensgemeinschaft aufgefasst werden (vergleiche dazu die Gaia-Hypothese, die die Erde als einen Organismus auffasst.)
  • Alle Lebewesen sind bezüglich eines dem System innewohnenden Programms, des genetischen Systems, autark. Damit können sie selbst ihre Lebensvorgänge auslösen, steuern und regeln (Siehe Systemverhalten). (In diesem Sinne wären auch und Viroide autark, ihr Programm ist aber nicht vollständig, sie sind auch auf die Programme ihrer Wirte angewiesen). Diese Autarkie ist insofern vollständig, als auch die Programmierung, also die Erstellung des genetischen Quellcodes nicht von außen, durch einen „Programmierer höherer Ordnung“, vorgenommen werden muss. Andererseits reichen die Programme nicht aus, um alle Lebensvorgänge zu Determinismus|determinieren: So kann sich zum Beispiel das Gehirn ohne Einfluss der Umwelt nicht fertig entwickeln. In völliger Dunkelheit würde die Sehrinde nicht ihre volle Funktionsfähigkeit erlangen.
  • Alle Lebewesen sind bezüglich , Reparatur und Reproduktion autark. Sie stellen die für sie charakteristischen Systemelemente (Biomoleküle, Zellorganelle, n) selbst her, gleichen mit Hilfe von Reparaturmechanismen strukturelle Störungen innerhalb gewisser Grenzen von selbst aus und sind fähig, ähnliche Kopien von sich herzustellen. Die Herstellung identischer Kopien ist prinzipiell auf Grund physikalischer und chemischer Gesetzmäßigkeiten auf keiner Systemebene möglich. Die dadurch zwangsläufige Variation führt in Zusammenwirken mit der Umwelt zu auf allen Systemebenen. (Siehe dazu Systemtheorie der Evolution)

Bei der Entwicklung der Systemtheorie durch Physiker, Mathematiker und Techniker gingen diese immer wieder auf Analogien in Struktur und Verhalten von Lebewesen ein. Diese Betrachtung von Lebewesen als Systeme führte dazu, dass Konzepte der Kybernetik, Informatik und der Systemtheorie Eingang in die Biologie gefunden haben, zuletzt und umfassend in der Systemtheorie der Evolution.

Thermodynamische Definition

Lebewesen sind als offene Systeme zeit ihres Lebens stets weit vom Thermodynamik|thermodynamischen Gleichgewicht entfernt. Sie weisen einen hohen Ordnungsgrad und damit eine niedrige Entropie auf. Diese können nur dadurch aufrechterhalten werden, dass die Erhöhung des Ordnungsgrades energetisch mit Prozessen gekoppelt wird, die die hierfür notwendige Energie liefern. (Beispiel: Aufbau von organischen Stoffen niedriger Entropie wie , Desoxyribonukleinsäure|DNA oder Adenosintriphosphat|ATP, aus anorganischen Stoffen hoher Entropie wie , und Mineralsalzen durch Photosynthese und .) Tritt der Tod ein, stellt sich das thermodynamische Gleichgewicht ein, der hohe Ordnungsgrad kann nicht mehr aufrechterhalten werden, die Entropie wird größer.

Siehe auch: , , Außerirdisches Leben, Wesen

Literatur

  • Hans-Joachim Flechtner: Grundbegriffe der Kybernetik, 1970
  • Anna Maria Hennen: Die Gestalt der Lebewesen. Versuch einer Erklärung im Sinne der aristotelisch-scholastischen Philosophie. Königshausen und Neumann, Würzburg 2000 ISBN 3-8260-1800-1

Kategorie:Lebewesen - systematische Übersicht

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