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BioFilia

Leben ist…

Auf diese Frage gibt es unzählige Antworten, denn man kann sie philosophisch, religiös oder spirituell beantworten (oder es zumindest versuchen…) – und natürlich biologisch. Für diesen Artikel müsste die Frage also genau genommen lauten: Wie wird Leben in der Biologie definiert und was macht Lebewesen aus?

Und die Beantwortung dieser Frage ist ganz zentral in der Biologie, denn diese beschäftigt sich nun mal mit Lebewesen.

Lebendig oder nicht lebendig, das ist hier die Frage.

Ganz kurz gefasst müssen Lebewesen bestimmte Eigenschaften haben, um als solche zu gelten:

  1. Lebewesen haben einen Stoffwechsel. Das heißt, sie sind von der Umwelt abgegrenzte Systeme, die mit ihr Stoffe austauschen und diese Stoffe chemisch umwandeln. Ebenso tauschen sie Energie mit der Umgebung aus und wandeln diese um.
  2. Lebewesen haben die Fähigkeit zur Fortpflanzung, also zur Selbstreproduktion.
  3. Durch die Fähigkeit zur Selbstreproduktion entsteht genetische Vielfalt, die die Grundlage für die biologische Evolution bildet. Dadurch sind Lebewesen fähig, sich über Generationen an Umweltbedingungen anzupassen.

Zellen: die kleinsten Einheiten des Lebens

Dazu kommt, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sind (bzw. Zellen sind), die wiederum in verschiedene Räume (Kompartimente) unterteilt sind, in denen die Stoffwechsel-Prozesse ablaufen. Jeder Raum ist dabei auf eine bestimmte Aufgaben spezialisiert.

Die Außenhülle dieser Räume und auch der gesamten Zelle besteht aus Biomembranen. Diese sind keine feste Wand, sondern sehr flexibel und bestimmte Stoffe können durch sie hindurch in die Zelle gelangen, während andere keine Chance haben.

Jede Zelle – und damit auch das gesamte Lebewesen – ist also durch Biomembranen von der Umwelt abgegrenzt. Die Zellteilung befähigt Lebewesen zu Wachstum.

Alles oder nichts?

Nun gibt es auch nicht-lebendige Systeme, auf die einzelne oder mehrere dieser Eigenschaften zutreffen. Aber erst, wenn wirklich alle zusammentreffen, handelt es sich um ein Lebewesen.

Gleichzeitig gibt es auch Grenzfälle, wie z.B. Viren, auf die nicht alle Eigenschaften zutreffen und die gewissermaßen eine Übergangsform zwischen „noch nicht lebendig“ und „lebendig“ darstellen.

Ohne Chemie kein Leben

Chemisch gesehen bestehen Lebewesen überwiegend aus Wasser (zwischen ca. 50 % z.B. bei manchen Pflanzen bis hin zu 98 % bei einigen Quallen) und organischen Kohlenstoffverbindungen.

Alle Moleküle, aus denen Lebewesen aufgebaut sind und die Funktionen in dem Lebewesen übernehmen, bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff.

Dazu kommen Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Eisen, Magnesium, Kalium, Natrium und Calcium und in kleinen Mengen Chlor, Iod, Kupfer, Cobalt, Selen und einige andere Elemente.

All diese Elemente kommen auch in der Umgebung der Lebewesen vor und werden mit dieser ausgetauscht.

Zu den wichtigen Molekülen in Lebewesen gehören zum Beispiel die DNA, Eiweiße (Proteine), Zucker (Kohlenhydrate), Fette (Lipide), usw. Letztendlich basieren alle Stoffwechselvorgänge auf der Funktion dieser Moleküle und laufen in jeder einzelnen Zelle millionenfach ab.

In mehrzelligen Lebewesen schließlich haben Zellen ganz bestimmte Aufgaben, je nachdem, in welchem Organ sie sich befinden. Wie Mitarbeiter einer Firma, die in unterschiedlichen Abteilungen arbeiten und dort ganz bestimmte Aufgaben erfüllen, und dadurch ermöglichen, dass das Unternehmen als Ganzes funktioniert, obwohl die Tätigkeiten einzeln betrachtet vielleicht gar nichts miteinander zu tun haben.

Dementsprechend verschieden aufgebaut und strukturiert können Zellen sein. Lebewesen haben also verschiedene Organisationsebenen: von den Atomen, über Moleküle, Zellen und Gewebe hin zu Organen und dem ganzen Organismus, und über das Individuum hinaus in Populationen, Lebensgemeinschaften und der Biosphäre (der Gesamtheit aller Lebewesen).

Verschiedene Zelltypen mit vollkommen unterschiedlichem Erscheinungsbild. Von links nach rechts: Zelle im Blatt einer Pflanze, Lichtsinneszelle eines Säugetiers, Nervenzelle, Salzsäure-bildende Zelle in der Magenschleimhaut von Wirbeltieren.

Ein Ursprung, viele Wege

Wie komplex ein Lebewesen auch sein mag, auf der stofflichen Ebene bestehen letztendlich alle Lebewesen aus den gleichen Bestandteilen. Und alle Lebewesen gehen auf dieselbe einzellige Urform, eine allererste Lebensform, zurück.

Seitdem geht Leben immer aus Leben hervor. Durch die Fähigkeit zur Anpassung an Umweltbedingungen haben sich seither im Laufe der Evolution unzählige Lebensformen entwickelt.

Aus der Abfolge der Entstehung der Arten kann man einen Stammbaum bilden, der zeigt, welche Arten aus welchen anderen Arten hervorgegangen sind mit welchen sie nahe oder entfernt verwandt sind. In der Vergangenheit wurden diese Stammbäume alleine anhand von Ähnlichkeiten sichtbarer Merkmale der Arten erstellt, heute helfen molekulargenetische Untersuchungen, die Verwandtschaften aufzuklären.

Bis heute beschäftigen sich zahlreiche Forschungsprojekte mit der Erforschung des Stammbaums des Lebens.

Stammbaum des Lebens
Ein vorläufiger Stammbaum des Lebens, der auf der Grundlage vieler Belege entwickelt wurde. Danach können Organismen in drei sogenannte Domänen eingeteilt werden (Bacteria, Archaea und Eukarya), die sich seit Jahrmilliarden getrennt entwickelt haben. Eukarya sind Lebewesen mit Zellkernen, sie lassen sich in vier Großgruppen, die Reiche einteilen: Protisten, Pflanzen, Pilze und Tiere. Protisten sind Einzeller und einfach gebaute Vielzeller, die sich in viele unterschiedliche Linien gliedern. Die anderen drei Reiche gingen aus Protistenlinien hervor und umfassen jeweils vielzellige Lebewesen. Jedes einzelne Reich gliedert sich vielfach weiter in unterschiedliche Entwicklungslinien, die in der Biologie bestimmte Bezeichnungen tragen. Bis hin zu jeder einzelnen Art, die dadurch eine genaue Bezeichnung erhält und deren Herkunft so zurückverfolgt werden kann. Deshalb bildet der Stammbaum des Lebens für die Biologie eine Grundlage, die mit dem Periodensystem der Elemente in der Chemie vergleichbar ist.

 

Das ist natürlich nur eine kurze Zusammenfassung davon, was Leben eigentlich ist.

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