Lebewesen

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Von oben links, im Uhrzeigersinn: Rote Mauerbiene, Fichtensteinpilz, Schimpanse, das Wimpertierchen Isotricha intestinalis, Asiatischer Hahnenfu√ü und eine Gr√ľnalge (aus der Ordnung Volvocales)
Systematik
Klassifikation: Lebewesen
Domänen

Lebewesen werden in der Biologie als organisierte genetische Einheiten definiert, die zu Stoffwechsel, Fortpflanzung und Evolution f√§hig sind,[1][2] also die Kriterien des Lebendigen erf√ľllen. Lebewesen pr√§gen entscheidend das Bild der Erde und die Zusammensetzung der Erdatmosph√§re (Biosph√§re). Die Masse aller Lebewesen wird auf etwa 1850 Milliarden Tonnen gesch√§tzt. Neuere Sch√§tzungen lassen vermuten, dass 30 Prozent der gesamten Biomasse der Erde auf unterirdisch lebende Mikroorganismen entfallen.[3][4] Rezente Lebewesen stammen immer von anderen Lebewesen ab (Abstammungstheorie). √úber ihre Entstehung aus abiogenen Vorformen wird intensiv geforscht.

Die Biologie untersucht naturwissenschaftlich die heute bekannten Lebewesen und ihre Evolution sowie die Grenzformen des Lebens (z. B. Viren).

Sinnverwandte Wörter: Lebensform, Organismus, Kreatur bzw. Geschöpf

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften von Lebewesen (√úbersicht)

Kennzeichen Beispiel Lebewesen Beispiel Nicht-Lebewesen
Entropie
Export Lebewesen als selektiv offene thermodynamische Systeme mit Subsystemen (Organen), die f√ľr Entropieexport[5] sorgen. So kann die aktuelle Entropie des Systems unterhalb der den Tod kennzeichnenden maximal m√∂glichen Entropie gehalten werden. Technische Systeme mit Mechanismen zur Selbstreparatur. Datenkommunikation mit Fehlerkorrektur. Wie auch bei Lebewesen sichert hier Redundanz den erforderlichen Abstand zwischen aktuell erreichter und maximal m√∂glicher Entropie.
Energieaustausch mit der Umgebung
Aufnahme Energiegewinnung aus Nahrung durch Stoffwechsel mit der Umgebung. Pflanzen nehmen Lichtenergie auf (Photosynthese). In sehr großen Tiefen lebende Mikroorganismen nutzen aus Schwarzen Rauchern austretenden Schwefel und Metallsulfide, andere Lebewesen leben mit diesen Bakterien in Symbiose (Chemosynthese[3]). Felsen erwärmen sich am Tag durch Aufnahme von Energie durch Licht…
Abgabe Alle Lebewesen, jedoch in besonderem Ausmaß Säugetiere, geben Energie direkt als Wärme und indirekt in stofflichen Ausscheidungen ab …und geben sie in der Nacht wieder ab
Stoffaustausch mit der Umgebung
Aufnahme Nahrungsaufnahme Betanken eines Autos mit Benzin
Abgabe Tiere geben Kohlenstoffdioxid und Wasser ab Abgase des Autos bestehen (vor allem) aus Kohlenstoffdioxid und Wasser
Stoffwechsel (chemische Umwandlung von Stoffen) alle Lebewesen (außer Viren, Viroide und Prionen) brennende Kerze
Informationsaustausch
Empfangen von Information Pflanzen erkennen den Sonnenstand Belichtungsmesser des Fotoapparates misst Lichtstärke
Senden von Information Warntracht der Wespen, Sprache der Bienen und der Menschen Verkehrsampel
Reaktion auf Reize aus der Umwelt
Anpassung/Ausrichtung Pflanzen richten ihre Bl√§tter nach dem Sonnenstand aus Der Sonne nachgef√ľhrte Solarzellen
Wachstum
Volumenzunahme Eine Hefezelle nimmt nach der Zellteilung an Volumen zu Wachstum eines Kochsalz-Kristalls
Zellteilung Stammzellen des Knochenmarkes.

Zellteilung (Vermehrung) ist nicht ‚ÄěZiel‚Äú von Leben, sondern Folge von Wachstum: Durch Wachstum wird die zur Masse der Zelle relative Oberfl√§che geringer. Das verringert die Entropieexportm√∂glichkeit[6] der Zelle. Die Teilung erh√∂ht die Oberfl√§che wieder. Es kann wieder mehr Entropie exportiert werden.

‚ÄěZellteilung‚Äú ist ein origin√§r organischer Begriff, kann also keine anorganische Entsprechung haben (der Begriff ‚ÄěZellteilung‚Äú f√§llt unter den Begriff ‚ÄěTeilung‚Äú (Vermehrung)).
Selbstreproduktion (Fortpflanzung)
Vermehrung Die durch Zellteilung entstandenen Zellen sind ihrer Mutterzelle ähnlich. Kopie der DNA, also Vererbung. Bei technischen Systemen noch nicht ausgereift, aber theoretisch möglich; sich selbst reproduzierende (siehe auch Rekursion) Computerprogramme sind Praxis (Computerviren).
Stoffliche Grundlage
Grundbausteine Biomolek√ľle Wassermolek√ľl
Informationsträger DNA, RNA Metallkristall

Einzelne, Lebewesen kennzeichnende Merkmale findet man also auch bei technischen, physikalischen und chemischen Systemen. Insbesondere zeigt Feuer je nach Interpretation einen großen Teil dieser Eigenschaften.

  1. Auf alle lebenden Organismen (‚ÄěLebewesen‚Äú) m√ľssen 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: Sporen von Bakterien oder Pilzen).
  4. Unbelebte Gegenstände zeigen zur Zeit ihrer Existenz nicht alle Kennzeichen.

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

Diese Einschr√§nkung w√ľrde aber viele hypothetische Fr√ľhstadien der Entwicklung des Lebens sowie rezente Grenzformen des Lebens, wie Viren, kategorisch ausschlie√üen. Ausf√ľhrlich wird dieser Aspekt im Abschnitt Lebewesen: Begriffsprobleme behandelt.

Aufbau von Lebewesen

Lebewesen bestehen vorwiegend aus Wasser, organischen Kohlenstoffverbindungen und h√§ufig aus mineralischen oder mineralisch verst√§rkten Schalen und Ger√ľststrukturen (Skelette).

Alle Lebewesen (Pflanzen, Tiere, Pilze, Protisten, Bakterien und Archaeen) sind aus Zellen oder Synzytien (mehrkernigen Zellverschmelzungen, z. B. Ciliaten und viele Pilze) aufgebaut. Sowohl die einzelne Zelle als auch die Gesamtheit der Zellen (eines mehrzelligen Organismus) sind strukturiert und kompartimentiert, das hei√üt, sie bilden ein komplex aufgebautes System voneinander abgegrenzter Reaktionsr√§ume. Sie sind untereinander und zur Au√üenwelt hin durch Biomembranen abgetrennt.

Jede Zelle enth√§lt in ihrem Erbgut alle zum Wachstum und f√ľr die vielf√§ltigen Lebensprozesse notwendigen Anweisungen.

Im Lauf des individuellen Wachstums differenzieren sich die Zellen zu verschiedenen Organen, die jeweils bestimmte Funktionen f√ľr das Gesamtsystem, das Individuum, √ľbernehmen.

Chemie der Lebewesen

Elemente

Neben Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) als Hauptelementen des Grundger√ľsts der Biomolek√ľle kommen die Elemente Stickstoff (N), Phosphor (P), Schwefel (S), Eisen (Fe), Magnesium (Mg), Kalium (K), Natrium (Na) und Calcium (Ca) in den Lebewesen vor. Ferner kommen Chlor (Cl), Iod (I), Kupfer (Cu), Selen (Se), Cobalt (Co), Molybd√§n (Mo) und einige andere Elemente zwar nur in Spuren vor, sind aber dennoch essenziell.

Die weitaus häufiger als Kohlenstoff in der Erdkruste vorkommenden Elemente Silicium und Aluminium werden aufgrund ihrer eingeschränkten Verbindungsmöglichkeiten nicht als Bausteine des Lebens genutzt. Edelgase und Elemente schwerer als Iod (Ordnungszahl 53) treten nicht als funktionelle Bausteine von Lebewesen auf.

Biochemische Bestandteile

Lebewesen sind vor allem durch den Besitz reproduzierender Molek√ľle gekennzeichnet. Bekannt sind heute die Polynukleotide DNA und RNA, aber auch andere Molek√ľle haben m√∂glicherweise diese Eigenschaft. Ferner enthalten sie Eiwei√üe (Proteine), makromolekulare Kohlenhydrate (Polysaccharide) sowie komplexe Molek√ľle wie Lipide und Steroide. Alle diese Makromolek√ľle und komplexen Molek√ľle kommen nicht in der unbelebten Natur vor, sie k√∂nnen von unbelebten Systemen nicht hergestellt werden. Kleinere Bausteine wie Aminos√§uren und Nukleotide dagegen sind auch in der unbelebten Natur, zum Beispiel in interstellaren Gasen oder in Meteoriten, zu finden und k√∂nnen auch abiotisch entstehen.

Daneben enthalten die Zellen der Lebewesen zu einem großen Teil Wasser und darin gelöste anorganische Stoffe.

Alle bekannten Lebensvorgänge finden in Anwesenheit von Wasser statt.

Systematik der Lebewesen

Die biologische Systematik versucht, eine sinnvolle Gruppierung aller Lebewesen zu erstellen. Die oberste Stufe wird dabei von den Dom√§nen gebildet. Man unterscheidet nach molekularbiologischen Kriterien drei Dom√§nen: die eigentlichen Bakterien (Bacteria), die Archaeen (Archaea), fr√ľher auch Archaebakterien genannt und die Eukaryoten (Eukaryota). Die beiden erstgenannten Dom√§nen enthalten alle Lebewesen ohne Zellkern, die Prokaryoten genannt werden. Die letztgenannte Dom√§ne umfasst alle Lebewesen mit Zellkern, darunter fallen alle Tiere, Pflanzen und Pilze sowie die Protisten.

Lebewesen als Systeme

Eigenschaften von Lebewesen

Die folgenden Eigenschaften von Lebewesen kommen auch bei unbelebten Systemen der Natur und der Technik vor:

Lebewesen sind in der Terminologie der Systemtheorie:

  • offen: Sie stehen in lebenslangem Energie-, Stoff- und Informationsaustausch mit der Umwelt.
  • komplex: Leben setzt eine gewisse Komplexit√§t in der Organisation des Systems voraus
  • dynamisch: Sie sind zumindest auf der biochemischen Ebene dauernd Reizen und Zw√§ngen der Umwelt ausgesetzt, k√∂nnen aber zeitweise einen station√§ren Zustand einnehmen, weisen also eine Konstanz von Struktur und Leistung auf. Diese Ver√§nderungen sind einerseits auf dem System innewohnende Bedingungen zur√ľckzuf√ľhren (Beispiel: Erzeugung genetischer Variation durch Rekombination bei der Fortpflanzung), andererseits durch Umwelteinfl√ľsse und Umweltreize. Lebewesen wirken wiederum auf ihre Umwelt ver√§ndernd zur√ľck. (Beispiel: Ver√§nderung der Zusammensetzung der Atmosph√§re durch die Photosynthese.)
  • deterministisch: Auch wenn alle Eigenschaften der Lebewesen durch die Naturgesetze bestimmt sind, lassen sich aufgrund ihrer Komplexit√§t vor allem f√ľr emergente Eigenschaften kaum mathematisch exakte Aussagen √ľber die Vorhersagbarkeit ihrer Eigenschaften und Entwicklung und ihres Verhaltens machen: Durch die f√ľr wissenschaftliche Untersuchungen notwendige Reduktion lassen sich zwar Gesetzm√§√üigkeiten f√ľr einzelne Elemente ermitteln. Daraus lassen sich aber nicht immer Gesetzm√§√üigkeiten f√ľr das Gesamtsystem ableiten.
  • stabil und adaptiv: Lebewesen k√∂nnen trotz st√∂render Einfl√ľsse aus der Umwelt ihre Struktur und ihr inneres Milieu f√ľr l√§ngere Zeit aufrechterhalten. Anderseits k√∂nnen sie sich auch in Struktur und Verhalten ver√§ndern und Umwelt√§nderungen anpassen.
  • autopoietisch: Lebewesen sind sich selbst replizierende Systeme, wobei einerseits die Kontinuit√§t von Struktur und Leistung √ľber lange Zeitr√§ume hinweg gew√§hrleistet ist, andererseits durch die Ungenauigkeit der Replikation M√∂glichkeiten zur evolution√§ren Anpassung an Umwelt√§nderungen bestehen.
  • autark: Lebewesen sind bis zu einem gewissen Grad von der Umwelt unabh√§ngig. (Siehe dazu die Er√∂rterung der Problematik der Autarkie.)

Organisation

Die folgenden Organisationsformen von Lebewesen kommen auch bei unbelebten Systemen der Natur und der Technik vor:

  • Als komplexe, heterogene Systeme bestehen Lebewesen aus vielen Elementen unterschiedlicher Struktur und Funktion, die durch zahlreiche, unterschiedliche Wechselwirkungen miteinander verkn√ľpft sind.
  • Lebewesen sind hierarchisch strukturiert: Sie bestehen aus zahlreichen unterschiedlichen Elementen (Subsystemen), die durch zahlreiche Beziehungen miteinander verkn√ľpft sind und selbst wieder aus zahlreichen Untereinheiten bestehen, welche selbst wieder Systeme darstellen und aus Subsystemen bestehen (zum Beispiel Organe bestehen aus Zellen, diese enthalten Organelle, welche aus Biomolek√ľlen aufgebaut sind).
  • Lebewesen sind auch selbst wieder Elemente von komplexen Systemen h√∂herer Ordnung (zum Beispiel Familienverband, Population, Bioz√∂nose), sind also ebenfalls mit zahlreichen weiteren Systemen (andere Lebewesen, unbelebte und technische Systeme) verkn√ľpft.
  • Alle Lebewesen sind Systeme mit speziellen Informationsbahnen und Informationsspeichern.

Das genetische Programm

Wie die komplexen physikalischen Systeme der unbelebten Natur (wie zum Beispiel das Sonnensystem) entstehen auch bei Lebewesen Strukturen durch Selbstorganisation. Dar√ľber hinaus besitzen Lebewesen im Gegensatz zu Systemen der unbelebten Natur das genetische Programm, welches jedoch ebenfalls in √§hnlicher Weise in Systemen der Technik vorkommen kann (siehe Genetische Programmierung). Durch dieses Programm werden Lebensvorg√§nge ausgel√∂st, gesteuert und geregelt. Dazu geh√∂rt auch die Reproduktion dieses Programms. Dieses Programm ist teleonomisch, ohne teleologisch sein zu k√∂nnen: Es gibt die Richtung der ontogonetischen Entwicklung und des Verhaltens der Organismen vor und grenzt sie in einem gewissen Rahmen von anderen Entwicklungsm√∂glichkeiten und Verhaltensweisen ab. Fehlen Teile des Programms oder weisen sie Fehlfunktionen auf, k√∂nnen sich ‚Äď au√üerhalb eines Toleranzbereiches ‚Äď langfristig keine √ľberlebensf√§higen Organismen entwickeln.

Evolution des Lebens

Die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde hat einen einmaligen Verlauf. Auch wenn man die Ausgangsbedingungen wiederherstellen k√∂nnte, w√ľrde sich vielleicht ein √§hnlicher Ablauf ergeben, aber nicht derselbe, der bis heute stattgefunden hat. Der Grund daf√ľr ist die Vielzahl von Zufallsentscheidungen, 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 Arten von Lebewesen wird in der Evolutionstheorie behandelt. Dieser von Charles Darwin begr√ľndete Zweig der Biologie erkl√§rt die Vielfalt der Lebensformen durch Variation, Mutation, Vererbung und Selektion. Die Evolutionstheorie behandelt die Ver√§nderung 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 √§ltesten bisher gefundenen fossilen Spuren von Lebewesen sind mikroskopische F√§den, die als √úberreste von Cyanobakterien gelten. Allerdings werden diese in 3,5 Mrd. Jahre alten Gesteinen gefundenen Ablagerungen nicht allgemein als Spuren von Leben angesehen, da es auch rein geologische Erkl√§rungen f√ľr diese Formationen gibt.

Die derzeit popul√§rste (autotrophe) Theorie zur Entstehung des Lebens postuliert die Entwicklung eines primitiven Metabolismus auf Eisen-Schwefel-Oberfl√§chen unter reduzierenden Bedingungen, wie sie in der Umgebung von vulkanischen Ausd√ľnstungen anzutreffen sind.[7] W√§hrend dieser Phase der Evolution irdischer Lebewesen, die im geologischen Zeitraum vor zwischen 4,6 und 3,5 Milliarden Jahren stattfand, war die irdische Erdatmosph√§re wahrscheinlich reich an Gasen wie Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid, w√§hrend die hei√üen Ozeane relativ hohe Konzentrationen an Ionen von √úbergangsmetallen wie Eisen (Fe2+) oder Nickel (Ni2+) enthielten. √Ąhnliche Bedingungen finden sich heute in der Umgebung von hydrothermalen Schloten, die durch plattentektonische Verwerfungen auf dem Meeresgrund entstanden sind. In der Umgebung solcher als Schwarze Raucher (eng.: black smokers) bezeichneten Schlote, gedeihen thermophile methanogene Archaeen, auf der Grundlage der Oxidation von Wasserstoff und der Reduktion von Kohlenstoffdioxid (CO2) zu Methan (CH4). Dieses extreme Biotop zeigt, dass Leben unabh√§ngig von der Sonne als Energielieferant gedeihen kann, eine grundlegende Voraussetzung f√ľr die Entstehung und Aufrechterhaltung von Leben vor dem Aufkommen der Photosynthese.

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).

Lebewesen: Begriffsprobleme

Definition der physischen Grenze

Hier ist die √§u√üerste Grenze letztlich die Zellmembran, die Pellikula, die Zellwand oder eine andere einh√ľllende und begrenzende Struktur. Bei h√∂heren Organisationsstufen √ľbernehmen Abschluss- und Deckgewebe wie Epidermis, Epithel, Haut oder 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 hängt die physische Abgrenzung des Individuums von der Fragestellung ab.

Definition des Individuums

Der Begriff Individuum bedeutet nach seiner lateinischen Herkunft ein Unteilbares. In dieser Bedeutung ist der Begriff nicht f√ľr alle Lebewesen praktikabel. Die meisten h√∂heren Tiere kann man nicht teilen, ohne sie oder den abgetrennten Teil damit zu t√∂ten. Sie sind nicht teilbar. Einen Hund als Individuum anzusprechen ist daher kein Problem.

Von einem ‚Äěindividuellen‚Äú Baum kann man dagegen einen Ableger abteilen und diesen zu einem neuen Exemplar heranwachsen lassen. Damit ist der Baum nicht geteilt ‚Äď als Baumteil lebt er nicht weiter ‚Äď, sondern vermehrt. Viele Pflanzen bedienen sich dieses Verfahrens der Ausbreitung sogar systematisch, z. B. durch Ableger. Oft wachsen so ganze Rasen oder W√§lder heran, die eigentlich einem einzigen zusammenh√§ngenden Exemplar angeh√∂ren, das aber jederzeit an beliebiger Stelle geteilt werden k√∂nnte.

Durch die M√∂glichkeit des Klonens entsteht die logische F√§higkeit zur Abtrennung eines neuen lebensf√§higen Exemplars auch sogar f√ľr S√§ugetiere. Damit wird der Begriff Individuum f√ľr die Biologie mehr oder weniger hinf√§llig und m√ľsste durch ein anderes Wort ersetzt werden, das besser trifft, was gemeint war, etwa ‚ÄěExemplar‚Äú.

Bei Schleimpilzen und kolonienbildenden 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 mehrzelligen Organismus gleichen.

Autarkie

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

  • So sind Lebewesen bez√ľglich der Energie nie autark, sie sind immer auf eine externe Energiequelle angewiesen, die in der Regel letztlich durch die Sonne gegeben ist. Organismen, die als Energiequelle nur Licht oder die chemische Energie anorganischer Stoffe ben√∂tigen, also nicht auf andere Lebewesen als Energielieferanten angewiesen sind, k√∂nnen als energetisch autark betrachtet werden.
  • Autotrophe Organismen sind in dem Sinne stofflich autark, als sie aus anorganischen Stoffen k√∂rpereigene organische Stoffe herstellen und diese im Stoffwechsel wieder zu anorganischen Stoffen abbauen. So l√§sst sich eine photosynthetisch aktive Pflanze in einem von der Umgebungsluft abgeschlossenen Glasgef√§√ü bei ausreichender Beleuchtung am Leben erhalten, da sich ein Gleichgewicht zwischen Photosynthese und Atmung einstellen kann. Wachstum und Vermehrung sind in diesem System allerdings nur so lange m√∂glich wie der Vorrat an Wasser und N√§hrsalzen ausreicht. Heterotrophe Organismen sind in diesem Sinne nicht autark, da sie auf die von anderen Lebewesen vorgefertigten N√§hrstoffe angewiesen sind.
  • √úbergeordnete Systeme wie zum Beispiel eine Lebensgemeinschaft (Bioz√∂nose) k√∂nnen wiederum energetische und stoffliche Autarkie erreichen, wenn bestimmte Organismengruppen in ausreichender Zahl und mit einer ausgeglichenen Vermehrungsrate vorhanden sind. (Siehe dazu √∂kologisches Gleichgewicht.) So hat sich in der Tiefsee eine autarke Lebensgemeinschaft zwischen chemoautotrophen Bakterien, R√∂hrenw√ľrmern, Krebsen und Fischen ausgebildet. Die √Ėkologie untersucht unter anderem, welche Mindestanforderungen eine abgeschlossene Lebensgemeinschaft erf√ľllen muss, um autark zu sein, das hei√üt, einen geschlossenen Stoffkreislauf zu erm√∂glichen. 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 bez√ľglich eines dem System innewohnenden Programms, des genetischen Systems, autark. Damit k√∂nnen sie selbst ihre Lebensvorg√§nge ausl√∂sen, steuern und regeln. (Siehe Systemverhalten). (In diesem Sinne w√§ren auch Viren und Viroide autark, ihr Programm ist aber nicht vollst√§ndig, sie sind auch auf die Programme ihrer Wirte angewiesen). Diese Autarkie ist insofern vollst√§ndig, als auch die Programmierung, also die Erstellung des genetischen Quellcodes nicht von au√üen, durch einen ‚ÄěProgrammierer h√∂herer Ordnung‚Äú, vorgenommen werden muss. Andererseits reichen die Programme nicht aus, um alle Lebensvorg√§nge zu determinieren: So kann sich zum Beispiel das Gehirn ohne Einfluss der Umwelt nicht fertig entwickeln. In v√∂lliger Dunkelheit w√ľrde die Sehrinde nicht ihre volle Funktionsf√§higkeit erlangen.
  • Alle Lebewesen sind bez√ľglich Wachstum, Reparatur und Reproduktion autark. Sie stellen die f√ľr sie charakteristischen Systemelemente (Biomolek√ľle, Zellorganelle, Zellen) selbst her, gleichen mit Hilfe von Reparaturmechanismen strukturelle St√∂rungen innerhalb gewisser Grenzen von selbst aus und sind f√§hig, √§hnliche Kopien von sich herzustellen. Die Herstellung identischer Kopien ist prinzipiell aufgrund physikalischer und chemischer Gesetzm√§√üigkeiten auf keiner Systemebene m√∂glich. Die dadurch zwangsl√§ufige Variation f√ľhrt in Zusammenwirken mit der Umwelt zu Evolution 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 f√ľhrte 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 seit ihrer Existenz stets weit vom thermodynamischen Gleichgewicht entfernt. Sie weisen einen hohen Ordnungsgrad und damit eine niedrige Entropie auf. Diese k√∂nnen nur dadurch aufrechterhalten werden, dass die Erh√∂hung des Ordnungsgrades energetisch mit Prozessen gekoppelt wird, welche die hierf√ľr notwendige Energie liefern.[5] (Beispiel: Aufbau von organischen Stoffen niedriger Entropie wie Glukose, DNA oder ATP, aus anorganischen Stoffen hoher Entropie wie Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralsalzen durch Photosynthese und Stoffwechsel.) Tritt der Tod ein, stellt sich das thermodynamische Gleichgewicht ein, der hohe Ordnungsgrad kann nicht mehr aufrechterhalten werden, die Entropie wird gr√∂√üer. Leben kann thermodynamisch als die R√ľckkopplung eines offenen Systems mit seiner Umgebung verstanden werden, welches auf Kosten dieser die eigene Ordnung aufrechterh√§lt. Diese Definition steht mit einer der m√∂glichen Formulierungen des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik in Einklang, nach dem die √Ąnderung der Entropie eines Gesamtsystems Null oder gr√∂√üer Null ist. Damit die Ordnung eines Systems aufrechterhalten bleiben oder zunehmen kann, muss die Unordnung der Umgebung mindestens in gleichem Ma√üe zunehmen, sodass die √Ąnderung des Gesamtsystems in Summe mindestens Null ist.

Einordnung der Viren

Viren kommen einerseits als nackte Nukleins√§uren in den Wirtszellen vor und andererseits au√üerhalb von Zellen als Virionen, die aus der Nukleins√§ure und einer Proteinh√ľlle bestehen. Unter geeigneten Versuchsbedingungen degenerieren Viren zu Viroiden, die nur aus vermehrungsf√§higer Nukleins√§ure ohne H√ľlle bestehen. Viroide lassen sich kristallisieren.

Wird die Zelle als grundlegendes Kennzeichen von Lebewesen angesehen, werden 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.

Die Existenz der Viren k√∂nnte in der Evolution auf einen √úbergang von ‚Äěnoch nicht lebendig‚Äú zu ‚Äělebendig‚Äú hinweisen. Allerdings k√∂nnten sich die Viren auch aus ‚Äěechten‚Äú Lebewesen wie den Bakterien entwickelt haben.

Mittlerweile ist es gelungen, eine Nukleins√§ure mit der Sequenz des Kinderl√§hmungsvirus in einem DNA-Syntheseapparat k√ľnstlich zu erzeugen. (Auf die gleiche Weise hat man bereits viele weitere DNA- und RNA-Abschnitte f√ľr gentechnische Experimente erzeugt). Den DNA-Strang hat man dann in Zellen eingeschleust und es entstanden komplette, k√ľnstliche Polioviren.

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

Siehe auch

Quellen

  1. ‚ÜĎ William K. Purves, David Sadava, Gordon H. Orians, H. Craig Heller: Biologie. 7. Auflage, √úbersetzung ins Deutsche 2006 (Original: 2004), ISBN 978-3-8274-1630-8, S. 2f.
  2. ‚ÜĎ Douglas J. Futuyma: Evolution. Elsevier, M√ľnchen 2007, ISBN 978-3-8274-1816-6, S. 92.
  3. ‚ÜĎ a b Fumio Inagaki, Takuro Nunoura, Satoshi Nakagawa, Andreas Teske, Mark Lever, Antje Lauer, Masae Suzuki, Ken Takai, Mark Delwiche, Frederick S. Colwell, Kenneth H. Nealson, Koki Horikoshi, Steven D‚ÄôHondt, Bo B. Joergensen: Biogeographical distribution and diversity of microbes in methane hydrate-bearing deep marine sediments on the Pacific Ocean Margin. In: Proceedings of the National Academy of Sciences, Bd. 103, 2006, S. 2815-2820. DOI 10.1073/pnas.0511033103.
  4. ‚ÜĎ Li-Hung Lin, Pei-Ling Wang, Douglas Rumble, Johanna Lippmann-Pipke, Erik Boice, Lisa M. Pratt, Barbara Sherwood Lollar, Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Garry L. Andersen, Todd Z. DeSantis, Duane P. Moser, Dave Kershaw, T. C. Onstott: Long term biosustainability in a high energy, low diversity crustal biome. In: Science. Bd. 314, Nr. 5798, 2006, S. 479-482. DOI 10.1126/science.1127376.
  5. ‚ÜĎ a b Erwin Schroedinger: What is life?. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1944 (Erwin Schr√∂dinger: Was ist Leben?. Piper Verlag GmbH, M√ľnchen 2001, ISBN 3-492-21134-8. Die Ausgabe ist eine √úberarbeitung der 2. Auflage der deutschsprachigen Ausgabe von 1951.)
  6. ‚ÜĎ Michail Wladimirowitsch Wolkenstein: Entropie und Information, 1986, ISBN 3-8171-1100-2 und ISBN 3-05-500628-3 (wegen Urheberrechtsstreitigkeiten zwischen zwei russischen Verlagen wurde diese √úbersetzung ins Deutsche vom Markt genommen. Sie ist aber in vielen Bibliotheken zu finden.)
  7. ‚ÜĎ W√§chterh√§user, R.: From volcanic origins of chemoautotrophic life to Bacteria, Archaea and Eukarya. In: Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.. 361, Nr. 1474, 2006, S. 1787‚Äď1806. PMID 17008219.

Literatur

  • Hans-Joachim Flechtner: Grundbegriffe der Kybernetik ‚Äď eine Einf√ľhrung. Wissenschaftliche Verlags-Gesellschaft, Stuttgart 1970.
  • Anna Maria Hennen: Die Gestalt der Lebewesen. Versuch einer Erkl√§rung im Sinne der aristotelisch-scholastischen Philosophie. K√∂nigshausen und Neumann, W√ľrzburg 2000, ISBN 3-8260-1800-1.
  • Sven P. Thoms: Ursprung des Lebens. Fischer-Taschenbuch-Verlag, Frankfurt 2005, ISBN 3-596-16128-2.
  • G√ľnther Witzany: Natur der Sprache ‚Äď Sprache der Natur. Sprachpragmatische Philosophie der Biologie. K√∂nigshausen & Neumann, W√ľrzburg 1993. ISBN 978-3-88479-827-0

Weblinks

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