Was sind Lebewesen?

Lerntext mit einer Kritik der Definition der Lebewesen

Roland Heynkes, 14.5.2016

Dieser kleine Hypertext soll verständlich machen, warum die in Lehrbüchern verbreiteten Definitionen der Lebewesen falsch sind und wieso sich letztlich gar keine scharfe und endgültige Grenze zwischen Lebewesen und nicht lebenden Systemen sowie zwischen Lebewesen und Symbiosen ziehen lässt. Er soll aber natürlich auch erklären, was Lebewesen ausmacht.

Gliederung

zum Text Wie kommt man zu einer sinnvollen Definition der Lebewesen?
zum Text Die Domänen und Reiche der Lebewesen
zum Text Problemfälle der Einteilung der Lebewesen
zum Text Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Kolonien
zum Text Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Symbiosen
zum Text Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Nichtlebewesen
zum Text Die unscharfe Grenze zwischen Leben und Tod
zum Text Kritik an veralteten Lebens-Kriterien
zum Text Was Lebewesen tatsächlich auszeichnet
zum Text Allen Lebewesen jederzeit gemeinsame Eigenschaften
zum Text zusätzliche Eigenschaften in aktiven Lebensphasen
zum Text zusätzliche Eigenschaften zusammen wirkender Lebewesen
zum Text Vom Einzeller zum Vielzeller und zur Sterblichkeit von Zellen
zum Text Der Aufbau vielzelliger Lebewesen
zum Text Spezies in verschiedenen Größenordnungen
zum Text

Wie kommt man zu einer sinnvollen Definition der Lebewesen? nach oben

Wenn Du wissen willst, was ein Lebewesen ist, dann frage einen Biologen. Schließlich ist die Biologie die Naturwissenschaft, die seit Jahrtausenden erforscht, welche Lebewesen es gibt und wie sie leben. Fragst Du allerdings mehr als einen Biologen, dann riskierst Du eine zunehmende Verwirrung durch sich widersprechende Antworten. Denn selbst über die grundlegendsten Fachbegriffe der Biologie gibt es unter Biologen keine Einigkeit.

Aber was ein Lebewesen ist, dass wissen wir nicht aufgrund einer wissenschaftlichen Definition. Sondern wir haben das in der Kindheit mit unserer Muttersprache genau wie die Begriffe Stuhl und Sessel gelernt. Man hat uns einfach erzählt, dass Pilze, Pflanzen, Menschen und alle anderen Tiere in der deutschen Sprache als Lebewesen oder beispielsweise im Englischen als living beings bezeichnet werden. Und wir haben anhand solcher Beispiele intuitiv (und durch Induktion) verstanden, dass Lebewesen etwas sind, was auf alle diese Beispiele zutrifft. Wer auch immer nun eine zutreffende Definition für Lebewesen sucht, muss genauso vorgehen. Eine sinnvolle Definition muss auf jede Art und jede Zustandsform von Lebewesen zutreffen und sollte Lebewesen möglichst deutlich von Nichtlebewesen unterscheiden. Der Maßstab kann nicht eine Definition sein, sondern nur die Vielfalt der Lebewesen, die sich auf der Erde über ungefähr 4 Milliarden Jahre entwickelt hat. Keine Definition entscheidet darüber, ob etwas ein Lebewesen ist oder nicht. Stattdessen hat sich die Definition der Lebewesen danach zu richten, was wir heute über die real existierenden Lebewesen wissen. Und die Definition wird immer wieder neu an den jeweiligen Stand der Forschung angepasst werden müssen.

Bevor wir aber für eine Definition nach den auf alle Lebewesen und möglichst nur auf Lebewesen zutreffenden Gemeinsamkeiten suchen, müssen wir zunächst das gesamte Spektrum aller (auf unserem Planeten) existierenden Lebewesen kennen. Das ist sehr wichtig und gar nicht so einfach, denn Biologen finden ständig neue Arten von Lebewesen und lernen diese immer besser kennen. Und jede neue Erkenntnis über Lebewesen kann eine ältere Definition von Lebewesen als falsch widerlegen. Genau das ist inzwischen mit den Definitionen passiert, die in unseren Schulbüchern zu finden sind. Diese Definitionen sind alle falsch, weil es offensichtlich Lebewesen gibt, die zumindest zeitweise nicht den veralteten Definitionen entsprechen. Aber beginnen wir mit der Sammlung der heute bekannten Lebensformen, widerlegen wir danach die veralteten Definitionen und kommen zuletzt zu einer besseren Definition.

Die Domänen und Reiche der Lebewesen nach oben

In der Biologie gibt es keine Konsenskonferenzen und schon gar keine demokratischen Mehrheitsentscheidungen über grundlegende Definitionen. Deshalb sind sich die Biologen auch nicht einig über die wichtigen Fragen, wer oder was alles zu den Lebewesen zählen soll und wie sie sinnvoll einzuteilen sind. Und diese Uneinigkeit ist sehr wichtig, weil die Definition der Merkmale der Lebewesen davon abhängt, was man als Lebewesen betrachtet. Wer Viren und Flechten zu den Lebewesen zählt, wird Leben anders definieren als jemand, der sie ausschließen möchte.

Weit verbreitet ist eine Einteilung der Lebewesen in Prokaryoten ohne Zellkern sowie Eukaryoten, in deren noch teilungsfähigen Zellen es mindestens einen Zellkern und verschiedene andere Organellen gibt. Bei den Prokaryoten muss man noch unterscheiden zwischen Archäen und Bakterien. So kommt man zu drei sogenannten Domänen der Lebewesen: Archäen, Bakterien und Eukaryoten. Die Eukaryoten werden weiter unterteilt in die sogenannten Reiche der Tiere, Pflanzen, Pilze und Einzeller.

Weil sie fast alle für unsere Augen viel zu klein sind, wurden einzellige Lebewesen erst spät entdeckt und bis heute nur sehr unvollständig erforscht. Bei den eukaryotischen unterscheidet man heute zwischen tierischen (z.B. Wimpertierchen und Amöben), pflanzlichen (z.B. einzellige Grünalgen) und pilzlichen (Hefen) Einzellern. Daneben stellt man noch die Schleimpilze als eine eigene Gruppe von Einzellern, die allerdings so groß werden, dass man sie ganz leicht auch ohne Lupe erkennen kann. Die folgende Grafik verschafft uns einen Überblick über diese heute üblichen Einteilungen der Lebewesen, die als solche unumstritten sind.

Einteilung der Lebewesen

Problemfälle der Einteilung der Lebewesen nach oben

Soweit scheint die Einteilung noch relativ einfach zu sein, aber schon da sind die Grenzen oft fließend. Ein Beispiel sind Meeresschnecken, die Algen fressen und anschließend mit deren Chloroplasten Fotosynthese betreiben. Man kann deshalb diese Schnecken nicht eindeutig den Tieren oder den Pflanzen zuordnen. Ähnliche Probleme bereiten uns auch bestimmte Einzeller wie die Augentierchen (Euglena).

Das Augentierchen (Euglena mutabilis) nach oben
anonym, CC BY-SA 3.0, Original
Das Augentierchen (Euglena mutabilis) ist ein tierischer Einzeller, der auch ein pflanzlicher Einzeller sein kann und damit die Freunde einfacher Definitionen in Schwierigkeiten bringt.

Es gibt aber auch noch grundsätzlichere Problemfälle wie die vielzelligen Schleimpilze (Acrasiomycetes), Flechten und die Viren. Bei diesen gibt es keine Einigkeit unter den Biologen, ob man sie Lebewesen nennen soll oder nicht. Wer sich für Viren interessiert, kann mehr im Lerntext Viren nachlesen. Das ist aber auch eher eine Geschmacksache als eine wirklich wissenschaftlich entscheidbare Frage. Wir bewegen uns hier in zwei Grenzbereichen, die wie ganz oft in der Biologie einfach unscharf und fließend sind und wo klare Antworten umso schwieriger werden, je mehr man von der Sache versteht. Wer sich ganz sicher ist, dass Acrasiomycetes, Viren oder Flechten eindeutig Lebewesen oder im Gegenteil eindeutig keine Lebewesen seien, kennt sie nicht gut genug oder hat das Problem nicht ausreichend durchdacht.

Flechten nach oben
Flechten Flechten Flechten
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0
Man sieht hier verschiedene Flechten-Arten auf Baumstämmen.
Man kann die Fotos anklicken, um sie zu vergrößern.

Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Kolonien nach oben

Pando - der Wald, der als schwerstes bekanntes Lebewesen gilt
Pando - der Wald, der als schwerstes bekanntes Lebewesen gilt
J. Zapell, Public domain

Das Foto zeigt einen Wald aus ungefähr 47.000 Amerikanischen Zitterpappeln (Populus tremuloides) mit einem Gesamtgewicht von schätzungsweise 6000 Tonnen auf einer Fläche von etwa 43,6 Hektar oberhalb des Fish Lake, knapp 50 km südöstlich von Richfield, Utah. Diese Bäume sind aber nicht wie üblich durch sexuelle Fortpflanzung entstanden und sind daher auch keine von einander unabhängigen Lebewesen. Vielmehr ist jeder einzelne dieser Bäume durch Sprossung entstanden und alle sind bis heute mit einander verbunden. Deshalb betrachtet man diesen Wald als das schwerste Lebewesen, dessen Masse man bisher abschätzen konnte. Die einzelnen Bäume werden selten älter als 130 Jahre, aber das Alter dieses Wald-Lebewesens wird auf 80.000 Jahre geschätzt.

der Schleimpilz Acrasis rosea
Schleimpilz Acrasis rosea
Shirley Chio, CC BY-SA 3.0

Vielzellige Schleimpilze (Acrasiomycetes) sehen aus wie Lebewesen, verhalten sich wie Lebewesen und funktionieren wie Lebewesen. Aber sie entstehen nicht wie andere Lebewesen. Sie entstehen weder durch Zellteilung, noch durch sexuelle Fortpflanzung. Vielzellige Schleimpilze entstehen, wenn sich die Lebensbedingungen der normalerweise als einzellige Amöben lebenden Acrasiomyceten verschlechtern. Finden sie beispielsweise nicht mehr genug Nahrung, dann locken sie sich gegenseitig mit dem Lockstoff Acrasin an und vereinigen sich zu einem vielzelligen Organismus, einem Lebewesen oder einer Kolonie.

Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Symbiosen nach oben

Die Flechten sind deswegen ein Problem, weil sie Symbiosen zwischen Pilzen und Algen sind. Einzeln könnten beide zumindest in der Form nicht leben und niemals die für Flechten typische Anpassungsfähigkeit an extreme Lebensräume erreichen. Man könnte meinen, das eine Symbiose kein Lebewesen sein kann, weil Symbiosen immer aus mehr als einem Lebewesen bestehen müssen. Allerdings sind genau betrachtet alle Lebewesen außer Bakterien und Archäen solche Symbiosen. Jede Eukaryotenzelle ist im Grunde eine Endosymbiose aus einer großen Zelle und in ihr lebenden Mitochondrien. Bei Pflanzen kommt noch die Symbiose mit den Chloroplasten hinzu, die sich vor Milliarden Jahren aus Cyanobakterien entwickelten. Sogar der Mensch wäre ohne die unzähligen Arten in und auf ihm lebender Bakterien nicht lebensfähig. Man kann uns Menschen in jeder unserer Zellen und als Organismen also auch als eine Vielzahl von Symbiosen verstehen. Wenn aber die Grenze zwischen einzelnem Lebewesen und Symbiose derart fließend ist, dann lässt sich auch nicht mehr so eindeutig sagen, ob man Flechten und als Endosymbiosen lebene Korallen als Lebewesen oder als Symbiosen ansehen soll.

Die unscharfe Grenze zwischen Lebewesen und Nichtlebewesen nach oben

Ähnlich umstritten ist die Frage, ob Viren auch Lebewesen sind. Oft wird das mit dem Argument bestritten, dass Viren weder Zellen noch eigenen Stoffwechsel besäßen und nicht wachsen können. Aber Viren haben Zellen und Stoffwechsel, sobald sie die Herrschaft über eine Zelle gewonnen haben. Viren besitzen nur in ihrer extrem auf einen Bauplan und eine Hülle reduzierten Transportform keine Zellen und keinen Stoffwechsel. Damit stehen sie allerdings längst nicht so allein, wie man früher dachte. Es gibt im Gegenteil sehr viele als solche eindeutig anerkannte Lebewesen, die in bestimmten Phasen ihres Lebens über keinerlei Stoffwechsel verfügen, in denen sich nichts bewegt und die auf nichts aktiv reagieren können. Ein seit langem dafür bekanntes Beispiel dafür ist das eingetrocknete Bärtierchen in seiner Tönnchenform. Das gilt aber auch für unzählige umher fliegende Pollenkörner, die Sporen von Bakterien, Pilzen, Moosen und Farnen und sogar für Tausende menschliche Embryonen, die eingefroren in flüssigem Stickstoff ruhen und in denen keinerlei aktive Lebensvorgänge ablaufen. Trotzdem handelt es sich eindeutig um Lebewesen und kein vernünftiger Mensch würde von einer Wiederauferstehung von den Toten sprechen oder eine Urzeugung aus toter Materie unterstellen, wenn menschlicher Embryo oder ein kanadischer Waldfrosch aufgetaut oder Bärtierchen, Flechten und Pollenkörner durch Feuchtigkeit ins aktive Leben zurück befördert werden.

das Bärtierchen
das Bärtierchen
Schokraie E, Warnken U, Hotz-Wagenblatt A, Grohme MA, Hengherr S, et al. (2012), CC BY 2.5

Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch das Wissen um die sonst eher als häufigste Erreger von Geschlechtskrankheiten bekannten Chlamydien. Diese besonders kleinen Bakterien gelten heute unumstritten als Lebewesen, wurden aber lange Zeit für Viren gehalten. Genau wie Viren, Mitochondrien und Chloroplasten haben auch die Chlamydien viele ihrer Gene verloren, weil sie ausschließlich im Inneren von Zellen Leben und nicht selbst herstellen müssen, was ihnen auch ihre unfreiwilligen Wirtszellen liefern können. Der Bauplan (Genom) der Chlamydien ist deshalb inzwischen sogar kleiner als der Bauplan der größten Viren. Diese Erkenntnis und jüngste Forschung am Megavirus chilensis sprechen sehr dafür, Viren als parasitische Lebewesen zu verstehen, die im Laufe ihrer Evolution alle verzichtbaren Gene verloren haben. Und ganz ähnlich wie Viren verbreiten sich Chlamydien, indem sie in ihren Wirtszellen eine spezielle Transportform ohne Stoffwechsel, Bewegung und aktive Reaktionsfähigkeit bilden, welche die Zelle verlässt und von anderen Zellen aufgenommen wird. Dieses Beispiel zeigt, dass Viren gar nicht weit außerhalb des Spektrums bekannter Lebensformen, sondern eher an dessen Rand einzuordnen sind. Sie bilden sozusagen eine schwammige Grenze zwischen Leben und Nichtleben. Verglichen mit den Chlamydien und Mykoplasmen (genauer Mollicutes) sind sie in ihrer evolutionären Entwicklung nur noch den einen Schritt weiter gegangen, in ihren Wirtszellen auch noch vollständig auf eine eigene Hülle zu verzichten und dadurch umso effektiver die Kontrolle über die Wirtszelle zu übernehmen. Während Chlamydien ihr Leben innerhalb von Endosomen fristen müssen, können sich Viren in der ganzen Zelle frei bewegen lassen und manche integrieren sich sogar in das Erbgut des Wirtes. Die Zelle gehört darum dem viralen nicht weniger als ihrem ursprünglichen Bauplan und eine von einem Virus gekaperte Zelle unterscheidet sich insofern auch kaum von den Zellen geklonter Lebewesen. In beiden Fällen entsteht durch die Verbindung einer vorhandenen Zelle mit einem neuen Bauplan ein neues Lebewesen.

Das sich Viren jedenfalls aus Lebewesen entwickelt haben, zeigt die Tatsache, dass virale Baupläne den selben universellen genetischen Code wie alle anderen Lebewesen benutzen.

Die unscharfe Grenze zwischen Leben und Tod nach oben

Für praktisch beliebig lange Zeiträume können viele Lebewesen in einem todesähnlichen Zustand zwischen Leben und Tod verharren. Obwohl sie in diesem Zustand keines der Schulbuch-Kennzeichen des Lebens zeigen, sind sie dennoch Lebewesen. Sie befinden sich nur vorübergehend nicht in einer Phase aktiven Lebens. Wenn Lebewesen solch eine Pause vom aktiven Leben einlegen, können Naturwissenschaftler bis heute nicht entscheiden, ob sie schon tot sind oder noch Leben. Das hat aber nichts zu bedeuten, denn das können sie auch nicht, wenn ein Mensch eine Stunde lang hirntot auf dem Grund eines eiskalten Teiches gelegen hat und Ärzte versuchen, ihn wiederzubeleben. Meistens gelingt das nicht, aber manchmal eben doch. Dann erwachen sie teilweise sogar ohne bleibende Schäden aus einem todesähnlichen Zustand zu normalem Leben. Ebenso witzig wie treffend sagte ein Naturwissenschaftler über einen eingefrorenen kanadischen Waldfrosch, er sei zwar hirntot, aber davon abgesehen gehe es ihm gut.

der kanadische Waldfrosch
der kanadische Waldfrosch
Simon Pierre Barrette, CC BY-SA 3.0

Beim Menschen unterscheiden wir zwischen Herztod und Hirntod, aber beide Fälle müssen nicht endgültig sein. Im Gegensatz zu wirklich toten Menschen ist sogar eine Widerbelebung ohne Hirnschädigungen möglich. Je niedriger die Körpertemperatur ist, umso langsamer sterben unsere Zellen. Es kann Tage dauern, bis nach einem endgültigen Herzstillstand die letzten Zellen eines Menschen gestorben sind. Von großer praktischer Bedeutung ist die neue wissenschaftliche Erkenntnis, dass Kühlung Prozesse stoppen kann, die sonst nach einem Herzstillstand Zellen durch eine Art Selbstmordprogramm (Apoptose) absterben lassen. Biologisch zeigen uns solche Fälle, wie fließend die Grenze zwischen Leben und Tod ist.

Kritik an veralteten Lebens-Kriterien nach oben

Alle mir bekannten Biologie-Schulbücher und leider sogar Lehrbücher für Biologie-Studenten erkennen als Lebewesen nur solche an, die einen Stoffwechsel besitzen, wachsen, auf ihre Umwelt reagieren, sich entwickeln und vermehren. Diese 5 sogenannten Kriterien oder Kennzeichen des Lebens werden jedoch alle widerlegt und als unbrauchbar entlarvt durch die oben genannten Beispiele (Sporen, Pollenkörner, zu Tönnchen eingetrocknete Bärtierchen und eingefrorene Embryonen oder kanadische Waldfrösche) von Lebewesen mit Phasen ohne Stoffwechsel, Reaktionsfähigkeit, Wachstum, Entwicklung und Vermehrungsfähigkeit.

Es ist also notwendig, die Gültigkeit dieser Kriterien auf die Phasen aktiven Lebens zu beschränken. Ohne diese Einschränkung sind sie schlicht falsch. Das ist aber noch längst nicht das einzige Problem dieser vermeintlichen Kennzeichen des Lebens.

Ob man Entwicklung als Eigenschaft aller aktiv lebenden Lebewesen anerkennen möchte, ist eine schwierige Frage. Es hängt davon ab, was man unter Entwicklung versteht und was man für ein Lebewesen hält. Bei Bakterien gäbe es keine Entwicklung, wenn die Existenz eines bakteriellen Individuums mit der Zellteilung enden würde. Will man aber wenigstens die Entwicklung als Eigenschaft zumindest aller aktiv lebenden Lebewesen retten, dann bekommt man es mit einer Art von Entwicklung zu tun, wie man sie sonst nur bei Spezies und nicht bei individuellen Lebewesen kennt. Entwicklung gibt es nämlich bei Bakterien nur dann, wenn das Leben eines bakteriellen Individuums über die Zellteilung hinaus geht. Das bedeutet aber, dass erstens alle heute lebenden Bakterien schätzungsweise ungefähr 4 Milliarden Jahre alt sind und dass sie sich zweitens in dieser unfassbar langen Zeit zu immer neuen Spezies entwickelt haben.

Ganz ähnlich ist es bei eukaryotischen Einzellern. Sie sind nur sehr viel jünger als die Bakterien und Archäen, aus denen sie höchstwahrscheinlich als neue Lebensform durch Endosymbiose hervorgegangen sind.

Hält man auch Viren für Lebewesen, dann muss man diesen Gedanken noch weiter treiben, falls man dazu fähig ist. Denn in seiner Transportform lebt und entwickelt sich ein Virus nicht. Aber wann endet die Existenz eines viralen Individuums? Wenn es in eine Zelle eindringt oder wenn sein Erbmaterial die Virushülle verlässt oder wenn die Zelle seinen Bauplan vermehrt und in viele neue Hüllen packt oder wenn diese die Zelle verlassen? Man kann diese Frage erst beantworten, wenn die noch grundlegendere beantworte hat, was denn überhaupt ein Lebewesen ausmacht. Seine Atome können es nicht sein, denn die können im Laufe seines Lebens mehrfach ausgetauscht werden. Was ein Lebewesen letztlich wirklich ausmacht, ist nicht Materie, sondern einzig die in ihr ungeachtet des ständigen Stoffwechsels über lange Zeiträume gespeicherten und sich mit der Zeit entwickelnden Informationen. Wenn aber tatsächlich jedes Lebewesen im Grunde die Summe seiner sich entwickelnden Informationen ist, dann kann man auch das Infizieren einer Zelle, seine Vermehrung und das leblose Warten auf den Kontakt zu einer neuen Wirtszelle als zyklisch durchlaufene Stadien der Entwicklung eines sich immer wieder vermehrenden Lebewesens betrachten, von dem zwar immer wieder neue Kopien entstehen, das aber dabei zu keinem Zeitpunkt aufhört zu existieren.

Wer diesen schon recht komplizierten und unanschaulichen Überlegungen folgen und ihnen etwas abgewinnen kann, hat kein Problem damit, Entwicklung als Eigenschaft wirklich aller aktiv lebender Lebewesen anzuerkennen. Wer aber nur die Stadien zwischen zwei Vermehrungsprozessen als bakterielle oder virale Individuen betrachtet, muss die Entwicklung aus der Liste der Eigenschaften aller lebenden Lebewesen streichen.

Scheinbar selbstverständlich als Kriterium des Lebens ist die Annahme, Lebewesen erkenne man auch an ihrer Fähigkeit zur Fortpflanzung. Aber sind Frauen nach den Wechseljahren oder sterilisierte Männer keine Lebewesen mehr? Arbeiterinnen von Ameisen, Wespen und Honigbienen können gar keinen Nachwuchs haben und bei vielen Spezies-Hybriden (z.B. zwischen Pferd und Esel oder Schaf und Ziege) gibt es normalerweise keine fortpflanzungsfähigen Exemplare. Fortpflanzungsfähigkeit kann daher keine nowendige Voraussetzung für die Anerkennung als Lebewesen sein.

Üblicherweise verlangen Biologie-Schulbücher von Lebewesen auch, dass sie sich aktiv bewegen können und nicht nur von Wind oder Wellen bewegt werden. Das können aber außer Bärtierchen-Tönnchen und eingefrorenen kanadischen Waldfrösche auch Pilze und trockene Flechten nicht und die minimalen Bewegungen der Spaltöffnungen von Pflanzen würde man bei Tieren niemals als Bewegung bezeichnen. Wenn man Bewegung als ein Kriterium des Lebens retten will, dann muss man es auf aktive Lebensphasen beschränken und nach aktiver Bewegung vor allem im Inneren der Lebewesen suchen. Denn im Inneren aktiv lebender Zellen gibt es tatsächlich immer Bewegung.

Ähnlich bedauerlich wie die durch das Leben selbst widerlegten Kriterien des Lebens ist in Lehrbüchern das Fehlen allgemein gültiger Merkmale, die tatsächlich alle Lebewesen und nur Lebewesen besitzen. Dabei sind solche korrekten Kennzeichen von Lebewesen relativ leicht zu finden. Für mich jedenfalls war das kein Problem und schnell erledigt. Man muss es nur wollen und sich ernsthaft bemühen.

Das Bildungsministerium von Nordrhein-Westfalen hält sich jetzt auch für biologisch kompetent und schreibt Biologie-Lehrern in seinen Richtlinien und Lehrplänen für die Sekundarstufe II - Gymnasium/Gesamtschule in NRW die Vermittlung neuer Kennzeichen des Lebendigen vor:

Als Kennzeichen des Lebendigen sind zu nennen:
strukturelle Vielfalt und Untergliederung
Stoff- und Energiewechsel
Regulation
Reizbarkeit, Bewegung und Verhalten
Existenz in Wechselbeziehungssystemen
Fortpflanzung und ontogenetische Entwicklung
Vererbung
phylogenetische Entwicklung

Strukturelle Vielfalt und Untergliederung ist zwar keine exklusive Eigenschaft von Lebewesen und damit ziemlich nichtssagend, aber es könnte etwas Richtiges gemeint sein, denn in Lebewesen ist die strukturelle Vielfalt viel größer als in nicht lebenden Systemen. Wo allerdings in einem Bakterium die nennenswerte Untergliederung versteckt sein soll, dass erschließt sich mir nicht. Stoff- und Energiewechsel, Regulation, Reizbarkeit und Bewegung gibt es wie gesagt nur in aktiven Lebensphasen. Und das eine Flechte Verhalten zeigen soll, kann ich nur als lächerlich bezeichnen. Eine ontogenetische Entwicklung gibt es bei Prokaryoten und eukaryotischen Einzellern nicht und Fortpflanzung gibt es bei Maultieren nicht. Aber die phylogenetische Entwicklung ist ein richtiger Punkt und mit Vererbung sowie Existenz in Wechselbeziehungssystemen könnte etwas richtiges gemeint sein. Damit deuten sich zwar zwischen all dem Unsinn winzige Fortschrittchen im Verständnis des Lebens an, aber mir ist das zu wenig.

Was Lebewesen tatsächlich auszeichnet nach oben

Um die Sache möglichst übersichtlich zu gestalten, teile ich die besonderen Eigenschaften aller Lebewesen in drei Gruppen ein. Zunächst die Eigenschaften, die jedes einzelne Lebewesen in jeder Phase seiner Existenz auszeichnen. Es folgen die Eigenschaften, die Lebewesen nur in ihren aktiven Lebensphasen auszeichnen. Schließlich komme ich zu den Eigenschaften, die darauf beruhen, dass Lebewesen grundsätzlich nicht allein, sondern praktisch immer in engen Beziehungen mit anderen Lebewesen leben.

Allen Lebewesen jederzeit gemeinsame Eigenschaften nach oben

Lebewesen sind extrem komplexe, sich mit einer semipermeablen Hülle selektiv von der Umwelt abgrenzende offene Systeme, die sich mit Hilfe eines inneren Bauplans aus einer immensen Vielfalt kompliziert aufgebauter Biomolekülen in aktiven Lebensphasen weitgehend selbst hergestellt haben. Weil die Baupläne aller bisher daraufhin untersuchten Lebewesen den selben genetischen Code benutzen (quasi in der selben Sprache geschrieben sind), stammen sie höchstwahrscheinlich alle von einem gemeinsamen Vorfahren ab und sind durch Vermehrungsprozesse (Zellteilung oder andere Arten der Reproduktion) von Lebewesen entstanden.

Soweit mir der aktuelle Stand der Forschung bekannt ist, gilt diese Definition für alle heute auf unserem Planeten existierenden, lebendigen und gerade nicht lebenden Lebewesen und jede noch teilungsfähige Zelle. Meine Definition ist bewußt so allgemein gehalten, dass sie Viren mit einschließt.

Die Formen der Biomoleküle entsprechen ihren Funktionen. Weil sie extrem klein und trotzdem hocheffizient sind, vielfältig wechselwirken und sich gegenseitig regulieren, übersteigt die Komplexität von Lebewesen schon auf der Ebene der Zelle jedes technische System bei weitem. Weil Lebewesen ein extremes Maß an Ordnung gegen die insgesamt in der Natur stets zunehmende Unordnung (Entropie) aufrechterhalten, müssen sie sich stets gegen ihre unbelebte Umwelt abgrenzen, um nicht zu zerfallen.

Meiner Meinung nach für wirklich jedes heutige irdische Lebewesen und nur für Lebewesen geltende Eigenschaften sind:
universell codierte, interne Baupläne,
Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren,
Entstehung durch Vermehrungsprozesse von Lebewesen,
Aufbau aus selbst produzierten Biomolekülen in der Größenordnung von Nanopartikeln,
extreme Komplexität und Ordnung sowie
Abgrenzung von der unbelebten Umwelt.
Lebewesen sind im Grunde materialisierte Information. (Erklärung im folgenden Kapitel)

zusätzliche Eigenschaften in aktiven Lebensphasen nach oben

Zumindest in ihren aktiven Lebensphasen besitzen alle Lebewesen wenigstens 1 Zelle als kleinste lebensfähige Einheit oder Maschinerie des Lebens. Diese Maschinerie wird hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Fähigkeit zur Selbstreparatur von keinem nichtlebenden System auch nur annähernd erreicht und ist daher ein wichtiges Kennzeichen des Lebens. Nur eine Zelle kann die Bauanleitungen des Bauplans umsetzen. Auf innere Vorgänge und äußere Reize reagierend, entscheidet jede Zelle automatisch aber weitgehend selbst, welche Teile (Gene) des Bauplans sie realisiert. Deshalb besitzen wir Hunderte sehr unterschiedliche Zelltypen, obwohl alle diese Zellen praktisch identische Baupläne haben. Nur die Gene der von jeder Zelle jederzeit benötigten Proteine und RNAs und leider auch virale Baupläne können von Zellen nicht reguliert werden. Es gibt also Bereiche, in denen der Zellkern oder ein Virus-Bauplan eine ganze Zelle dominiert. Aber von diesen sogenannten Haushaltsgenen abgesehen bestimmt die Zelle selbst, wie sie ihren Bauplan nutzt.

In ihren aktiven Lebensphasen können sich alle Lebewesen mit der Zeit entwickeln.

Schon auf der Ebene der Zelle sind also alle Lebewesen in ihren aktiven Lebensphasen fähig zur Selbstorganisation und Selbstregulation. Das bedeutet, dass sie auch ohne eine Steuerung von außen, also autonom in der Lage sind, ihre hochkomplexen und extrem geordneten Zellen sowie gegebenenfalls Organe und Organsysteme kontrolliert aufzubauen, zu koordinieren, zu reparieren und alle Lebensprozesse darin zu kontrollieren. Das ist auch unverzichtbar, denn aktiv lebendig können Lebewesen nur sein, wenn all ihre Lebensprozesse exakt auf einander abgestimmt wie die Bauteile eines Motors zusammenarbeiten.

Um sich aufbauen, die eigene innere Ordnung aufrecht erhalten, vermehren und alle anderen Lebensprozesse betreiben zu können, nehmen alle Lebewesen in ihren aktiven Lebensphasen selektiv Energie und Stoffe aus ihrer Umwelt auf, wandeln sie um und geben andere Stoffe und Energieformen nach außen ab. Mit Hilfe selbst produzierter Enzyme (Biokatalysatoren) sind alle Lebewesen zumindest zeitweise zu einem sogenannten Stoffwechsel fähig. Das bedeutet, dass sie in unzähligen enzymatisch ermöglichten und gesteuerten chemischen Reaktionen aufgenommene Stoffe ab und eigene Biomoleküle aufbauen.

Der Stoffwechsel lebener Lebewesen führt mit der Zeit zu einem Austausch der gesamten Materie, aus welcher ein Lebewesen besteht. Also kann die Materie nicht das sein, was ein Lebewesen eigentlich ausmacht. Daraus folgt, dass Lebewesen eigentlich materialisierte Information sind. Von Vorfahren geerbte Informationen ermöglichen den Aufbau eines Lebewesens. Umwelt-Reize und teilweise eigene Entscheidungen beeinflussen seine Entwicklung sowie kurz- und langfristige (epigenetische) Regulation der individuellen Nutzung der genetischen Informationen. Lernprozesse (erworbene Informationen) können den Aufbau eines Organismus verändern. Und an ihre Nachkommen geben Lebewesen eigentlich nur in Strukturen steckende Information weiter. Wenn Lebewesen lernen, sich entwickeln und fortpflanzen, dann streben sie damit eine Zunahme von Ordnung an, die im Grunde Information ist.

In ihren aktiven Lebensphasen können alle Lebewesen bestimmte Aspekte ihrer Umwelt wahrnehmen und in irgendeiner Form darauf reagieren. Auch wenn sich nicht alle Lebewesen bewegen können, finden doch innerhalb aktiv lebender Zellen unzählige Bewegungs- und Transportvorgänge statt und ermöglichen auch äußerlich unsichtbare Reaktionen auf Umweltreize. Oft reagieren Zellen nur mit einer Änderung ihrer Stoffwechselaktivitäten.

Die Lebewesen vieler Spezies können zum Zweck der Vermehrung, der Verteidigung oder als Schutzreaktion auf den Entzug ihrer Lebensgrundlagen Dauerstadien bilden (z.B. Sporen, Zysten oder Integration in das Ergut eines Wirtes), in denen sie keinerlei Lebensaktivität zeigen, nicht altern und extrem resistent sind gegen Umwelteinflüsse wie Trockenheit, Vakuum, Hitze, Kälte oder Strahlung.

Obwohl sich jeder einzelne Lebensprozess physikalisch und/oder biochemisch erklären lässt, funktioniert Leben an sich erst durch deren räumlich und zeitlich koordiniertes Zusammenspiel, welches meines Erachtens erst die Biologie erklären kann. Und in diesem Sinne sind lebende Lebewesen extrem komplex koordinierte offene Systeme, deren Regulationsmechanismen nicht rein physikalisch und/oder biochemisch erklärt werden können.

Kennzeichen des Lebens in aktiven Lebensphasen:
Besitz mindestens einer Zelle,
Selbstaufbau, -organisation, -regulation, -koordination und -reparatur,
individuelle Entwicklung durch interne Vorgänge,
selektiver Stoff- und Energieaustausch mit seiner Umwelt,
Produktion und Nutzung von Enzymen als Biokatalysatoren,
Stoffwechsel,
Zunahme von Ordnung in Form materialisierter Information in Lebewesen
auf Kosten zunehmender Unordnung (Entropie) in der Umwelt,
innere Transportvorgänge,
Wahrnehmung und Reaktionen auf betimmte Aspekte ihrer Umwelt,

zusätzliche Eigenschaften zusammen wirkender Lebewesen nach oben

Wenn Lebewesen sich durch Zellteilung verdoppeln oder falls sie vegetativ oder sexuell Nachkommen produzieren, dann entstehen Gruppen von Individuen, deren Baupläne und Eigenschaften sich wegen ihrer Verwandtschaft ähneln und gleichzeitig aufgrund von Mutationen oder der Mischung mütterlicher und väterlicher Baupläne etwas unterscheiden. Man nennt das Ergebnis genetische Vielfalt (nicht zu verwechseln mit dem viel umfassenderen Begriff Biodiversität). Falls die Nachkommen fruchtbar sind, entstehen dadurch Spezies. Deren genetische Vielfalt (Bauplanunterschiedlichkeit innerhalb der Spezies) aufgrund zufälliger Variabilität sowie die bevorzugte Vermehrung (Selektion) der am besten angepassten Individuen ermöglichen eine ständige Anpassung der Spezies an ihre Umwelt. Dieses sogenannte "survival of the fittest" betreibt zusammen mit der sexuellen Selektion die Evolution der Spezies. Spezies-Bildung und die automatische, ohne Ingenieure ablaufende evolutionäre Anpassung der Arten gibt es bei allen und ausschließlich bei prinzipiell fortpflanzungsfähgen Lebewesen. Speziesbildung, genetische Variabilität und die ständige evolutionäre Anpassung der Arten sind also universelle und exklusive Merkmale des Lebens, wenn man von Maultieren, Hybridmais und ähnlichen, meist von Menschen verursachten Ausnahmen absieht.

Ist die genetische Vielfalt einer Spezies zu gering, dann droht ihr das Aussterben, sobald neue Krankheitserreger auftauchen oder das Klima sich ändert. Dabei passen sich die Spezies aber nicht einfach an ihre Lebensräume und nicht einmal nur an ihre Ökosysteme an, sondern an ihre ökologischen Nischen. Verschiedene im selben Lebensraum existierende Spezies passen sich sehr unterschiedlich an, weil sie verschiedene ökologische Nischen besetzen.

Soweit wir wissen, pflegen alle Lebewesen innerhalb ihrer Spezies wenigstens einfachste, oft jedoch hochkomplexe Beziehungen. Manchmal ist die innerartliche Kooperation sozial lebender Lebewesen derart eng, dass Forscher schon von Superorganismen sprechen, die aus vielen Individuen bestehen. Immer stärker zeigen neuere Forschungsergebnisse aber auch, dass Symbiosen zwischen Lebewesen verschiedener Arten nicht die Ausnahme, sondern der Normalfall sind. Selbst Bakterien leben in Symbiosen und Eukaryoten erst recht. Innerartliche und artübergreifende Kooperation ist also auch ein exklusives Kennzeichen des Lebens, auch wenn bei Viren und anderen Parasiten die Kooperation arg einseitig ausfallen kann.

Kennzeichen des Lebens im Falle wenigstens grundsätzlicher Fortpflanzungsfähigkeit:
Fortpflanzung
Speziesbildung
genetische Vielfalt
evolutionäre Anpassungsfähigkeit
Kooperation mit Individuen der eigenen, sehr oft auch anderer Spezies (Symbiosen)

Vom Einzeller zum Vielzeller und zur Sterblichkeit von Zellen nach oben

Einige Arten (z.B. Fitis, Zilpzalp und Waldlaubsänger oder Gartenbaumläufer und Waldbaumläufer) sind nur sehr schwer unterscheidbar. Andere haben sehr unterschiedliche Formen und Größen, aber alle Lebewesen besitzen mindestens eine Zelle. Die kleinsten Lebewesen mit nur einer Zelle können natürlich immer nur einen Zelltyp haben, aber der kann sich in bestimmten Situationen ändern. Ansonsten haben größere Lebewesen einfach mehr Zellen als kleinere, aber nicht unbedingt mehr unterschiedliche Zelltypen. Beim Menschen wie beim Blauwal unterscheidet man ungefähr 200 Zelltypen.

Während Einzeller überhaupt nicht altern und daher im Prinzip unsterblich sind, hat die Vielzelligkeit die Notwendigkeit der Alterung und des Sterbens von Zellen mit sich gebracht. So vermehren sich beispielsweise die Epithelzellen der Darmzotten in den Krypten und wandern dann nach oben, wo sie absterben und ersetzt werden. Es ist typisch für langlebige Vielzeller, dass sich die meisten ihrer Zellen nicht beliebig oft teilen können und daher eine begrenzte Lebensdauer besitzen. Das ist ein wichtiger Schutzmechanismus, denn wenn einzelne Zellen eines Organismus unsterblich werden, dann ist oft das Überleben des Lebewesens durch Krebs bedroht.

Der Aufbau vielzelliger Lebewesen nach oben

Vielzellige Lebewesen sind in mehreren Organisationsebenen aufgebaut. Zellorganelle sind durch Membranhüllen abgegrenzte Reaktionsräume mit bestimmten Aufgaben innerhalb von Zellen. Gewebe sind Verbände gleichartiger Zellen mit gleichen Aufgaben. Organe sind aus mehreren Geweben bestehende funktionelle Einheiten, die nur gemeinsam einen Organismus bilden können. Auf jeder Strukturebene kommen neue Eigenschaften und Fähigkeiten hinzu, die aber erst durch das Zusammenwirken der Strukturen auf den darunter liegenden Strukturebenen möglich sind.

Spezies in verschiedenen Größenordnungen nach oben

Es gibt extrem viele Arten von Lebewesen, von denen uns Menschen sehr viele noch gar nicht bekannt sind. So leben beispielsweise winzige Tiere in großer Zahl und mit großer Artenvielfalt in unseren Kopfkissen, im Waldboden oder zwischen Sandkörnern, die wir trotzdem normalerweise überhaupt nicht wahrnehmen. Mikroskopisch kann man in Heuaufgüssen tierische Einzeller und sogar Bakterien sehen. Bakterien sind um Größenordnungen kleiner als tierische Einzeller, die wiederum um Größenordnungen kleiner als Milben sind. Wir Menschen sind für Milben so groß, dass sie uns gar nicht in unserer ganzen Größe erfassen können. Aber verglichen mit Blauwalen, Bäumen oder den größten Pilzen sind auch wir winzig.

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