Leben

Leben ist die charakteristische Eigenschaft, die Lebewesen von unbelebter Materie unterscheidet. Wesentliche Merkmale sind Stoff- und Energieaustausch mit der Umwelt sowie Fortpflanzung und Wachstum.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Tägliche Sichtkontrolle der Laborwaagen

Wie kann man Pipetten schnell überprüfen?

Empfindlichkeitsprüfung von Laborwaagen

Naturwissenschaft

Hauptartikel: Lebewesen

Die Biologie untersucht die Eigenschaften und Merkmale aller Lebensformen. Naturwissenschaftliche Definitionen von Leben sind Beschreibungen von charakteristischen Merkmalen, die in ihrer Gesamtheit ein Lebewesen definieren. Dazu zählen: Energie-, Stoff- und Informationsaustausch, Wachstum, Fortpflanzung und Reaktion auf Veränderungen der Umwelt. Einige dieser Merkmale findet man auch bei technischen, physikalischen und chemischen Systemen, andere Merkmale sind nur den biologischen Lebewesen zu eigen (siehe auch Autopoiesis).

Bisher ist nur das auf den Nukleinsäuren RNS und DNS beruhende Leben bekannt, welches auf dem Planeten Erde vor etwa 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahren begann. Alle bekannten Lebensformen - Bakterien, Archaeen, Protisten, Pflanzen, Pilze, Tiere - verwenden die gleichen lebenstypischen Makromoleküle (Nukleinsäuren und Proteine), die fünf Nukleotide und die 20 Aminosäuren, sowie denselben, universell gültigen genetischen Code. Im Laufe der Jahrmilliarden entwickelten sich durch biologische Evolution aus vergleichsweise einfachen immer komplexere Lebewesen.

Grundsätzlich ist jedoch nicht auszuschließen, dass Leben im Universum auch auf anderen chemischen Substanzen beruhen kann (siehe Kohlenstoffchauvinismus). Für mehr Informationen über die Anfänge des präbiotischen Lebens auf der Erde siehe den Artikel chemische Evolution.

Beginn des Lebens

Wird für Lebewesen das genetische Programm, seine Funktionalität und seine Entwicklung als essentiell angenommen, dann ergibt sich für den Beginn des Lebens der Zeitpunkt, zu dem Moleküle als Träger des Programms und weitere Hilfsmoleküle zur Realisierung, Vervielfältigung und Anpassung dieses Programms erstmalig zusammentreten, so dass ein System entsteht, das charakteristische Eigenschaften von Leben trägt.

Die phylogenetische Perspektive auf die Entstehung des Lebens beinhaltet die Frage, wann und wie Leben auf der Erde entstanden ist, und auf welche Art die ersten lebenden Systeme in einer unbelebten Umwelt entstanden sind (siehe den vorhergehenden Abschnitt).

Die ontogenetische Perspektive auf die Entstehung des Lebens beinhaltet die Frage, wie sich ein Organismus entwickelt (z. B. aus einer befruchteten Eizelle). Man spricht hier auch vom „Beginn des Lebens“, obwohl es sich hier um eine Kontinuität des Lebens im Laufe von Generationen handelt. Daraus ergibt sich eine Möglichkeit zur Definition von Beginn und Ende eines individuellen Lebens: Das Leben beginnt, wenn die charakteristischen Eigenschaften der Lebewesen entstehen, und endet, wenn diese Eigenschaften wieder verschwinden, also der Tod eintritt.

Spekulation über extraterrestrisches Leben

In Gesteinen vom Planeten Mars wurden Spuren gefunden, die zunächst als versteinerte Bakterien gedeutet wurden. Ein definitiver Beweis für extraterrestrisches Leben konnte trotz intensiver Forschung bisher nicht erbracht werden. (Siehe auch Exobiologie, chemische Evolution und Kosmochemie).

Vor kurzem wurde der erste Planet mit erdähnlichen Bedingungen in 20 Lichtjahren Entfernung entdeckt. Er wurde als „zweite Erde“ bezeichnet und gab Anlass zu vagen Spekulationen über Leben ^[1][2].

Philosophie und Religion

In der Philosophie ist Leben das Wesen des Organischen.

Antike Philosophie

In seiner Schrift De Anima bestimmt Aristoteles das Belebte als das Beseelte. Er unterscheidet grob drei verschiedene Stufen von Leben, die er nach ihren Seelenvermögen hierarchisch anordnet:

1. auf der untersten Stufe steht das allein durch Ernährung und Fortpflanzung bestimmte Leben der Pflanzen;
2. darauf folgt das zusätzlich durch Sinneswahrnehmung und Fortbewegung bestimmte Leben der Tiere;
3. auf der obersten Stufe befindet sich das darüberhinaus durch Denken bestimmte Leben des Menschen.

Eine andere historische Vorstellung besagte, dass Leben sich aus Unbelebtem immer wieder neu bildet, zum Beispiel in einem Heu-Wasseraufguss. Diese Theorie wurde als Urzeugung bezeichnet. Louis Pasteur konnte dieses experimentell widerlegen.

Westliche Philosophie der Neuzeit

In der Neuzeit entwickeln sich zwei gegensätzliche Grundauffassungen:

• Mechanizismus: Leben lässt sich allein aus den Gesetzmäßigkeiten der Bewegung der Materie vollständig erklären. (siehe auch: Materialismus und Physikalismus)
• Vitalismus: Leben kommt nur den organischen Erscheinungsformen zu und unterscheidet sich qualitativ von anorganischen Erscheinungsformen: Alles Lebendige zeichnet sich durch eine zielgerichtet formende Lebenskraft (vis vitalis) aus (siehe auch: Idealismus). Lange Zeit wurde die Auffassung vertreten, dass im Zellsaft diese besondere Lebenskraft stecken würde. In Anlehnung an religiöse Vorstellungen wurde angenommen, dass es belebte und unbelebte Materie gebe. Diese Vorstellung spiegelt sich noch in der Wortwahl organische Chemie und anorganische Chemie wider. Heute ist jedoch bekannt, dass jede organische Substanz aus anorganischen Bestandteilen hergestellt werden kann (erstmals: Harnstoffsynthese durch Friedrich Wöhler).

Der Organizismus kann als Synthese dieser beiden Ansätze angesehen werden: Demnach lassen sich Lebensvorgänge zwar durch die Prinzipien der Physik und Chemie erklären. Lebewesen würden aber auch Eigenschaften besitzen, die unbelebte Materie nicht aufweist. Dies wären emergente Eigenschaften, die sich einerseits aus der Komplexität von Lebewesen, andererseits durch die besondere Rolle ihres genetischen Programms ergeben sollen.

Nach Ernst Mayr ist der Begriff „Leben“ nur der zum Ding gemachte Vorgang und existiert nicht als selbständige Entität.

Religionen

Unterschiedliche Religionen sehen im Leben eine von unbelebter Materie zu unterscheidende Daseinsform, die nur aufgrund übernatürlicher Intervention entstanden sein kann. Das Leben (oder zumindest das menschliche Leben) wird dann oft als etwas besonderes, häufig Heiliges, angesehen. Die Theorie, dass das Leben durch einen Gott erschaffen wurde, wird Kreationismus genannt. Sie ist in den USA wie auch in verschiedenen islamischen und jüdischen Glaubengemeinschaften stark verbreitet.

Die Vorstellung vieler Religionen vom ewigen Leben kann aufgrund des unausweichlichen biologischen Todes nicht wissenschaftlich behandelt werden. Aus Sicht der Wissenschaft stellt sie allenfalls eine Hypothese dar, die auf der ebenfalls hypothetischen Annahme einer dem Körper innewohnenden, von ihm aber unabhängig existenzfähigen geistigen Entität (z.B. Seele) beruht. Auch das gesamte Leben auf der Erde findet durch die stetig ansteigende Temperatur und Größe der Sonne nach den heutigen Modellen der Sternentwicklung sich einstellende Aufblähung in spätestens ein bis fünf Milliarden Jahren sein unausweichliches Ende.

Die Ansicht vieler Religionen, Leben oder menschliches Leben sei heilig und daher prinzipiell erhaltenswürdig, ist nicht mittels Biologie begründbar. Denn es sind auch Lebewesen bekannt, die nur so lange überleben, bis sie sich fortgepflanzt haben. Hier scheint die Erhaltung des genetischen Codes das Hauptziel der Fortpflanzung zu sein. Das einzelne Individuum ist ein Teil dieser Fortpflanzungsstrategie, aber es wird nach Erfüllung seiner biologischen Funktion weniger wichtig. Es altert und stirbt.

Das „lebendige“ Feuer

Von jeher ist Feuer auch ein Symbol für Leben. Tatsächlich besteht eine interessante Analogie zwischen Flammen und Lebewesen:

• Feuer hat eine Art „Stoffwechsel“: Kohlenwasserstoff- oder andere brennbare Verbindungen werden zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, wobei die chemische Bindungsenergie in Strahlung (Wärme, Licht) umgewandelt und abgegeben wird.
• Es wächst und pflanzt sich fort, solange es genährt wird.
• Es bildet ein Fließgleichgewicht zwischen Nahrungsaufnahme und Abgabe der Endprodukte bei ständiger Erneuerung der Körpersubstanz.
• Es reagiert auf äußere Einflüsse.

Da der Buddhismus in seiner Nicht-Selbst-Lehre die Existenz einer Seele verneint, bedient er sich bei der Erklärung der Reinkarnation auch des Vergleichs mit dem Feuer, das vom Verstorbenen auf die Wiedergeborenen übergehe.

Künstliches Leben

Unter dem Begriff des künstlichen Lebens werden die Herstellung eines bekannten Lebewesens im Labor sowie die Herstellung neuer, auch nichtorganischer Lebensformen verstanden. Moderne Darstellungen einer solchen „Künstlichen Intelligenz“ (KI) findet man u.a. in Filmen "Bladerunner", oder "2001: A Space Odyssey".

Simulationen von Lebensäußerungen

• John Horton Conways Spiel des Lebens ist ein Beispiel für die Simulation von Populationsentwicklung.
  
• Eliza von Joseph Weizenbaum simuliert einen Gesprächspartner, indem es Verhaltensweisen nachahmt, die ursprünglich von Psychotherapeuten entwickelt wurden, um ihre Patienten zu Reaktionen zu animieren.

Zitate

• „Rücken wir bis an die letzten Grenzen vor, an denen es noch Elemente mit dem Charakter der Totalität oder wenn man will, der Einheit gibt, so bleiben wir bei den Zellen stehen. … Ich kann nicht anders sagen, als dass sie die vitalen Elemente sind, aus denen sich die Gewebe, die Organe, die Systeme, das ganze Individuum zusammensetzen“ - Rudolf Virchow
• „Leben ist, wenn eine Entität von sich eine Kopie aufgrund von Teilen herstellen kann, die alle sehr viel einfacher sind als sie selbst.“ - Carl Woese
• „Ein Netzwerk aus unteren negativen Feedbacks, die einem höheren positiven Feedback untergeordnet sind.“ - Bernard Korzeniewski (Damit ist ein System beschrieben, das keineswegs einzelne verkörperte Lebewesen als Leben kennzeichnet, sondern ganz allgemein sich so verhält, dass es seine Identität aufrechterhält oder reproduziert.)
• „Omne vivum e vivo“ („Alles Leben stammt von Leben ab“) - Louis Pasteur (Lebewesen können unter den derzeit herrschenden Bedingungen auf der Erde nicht spontan aus unbelebter Materie entstehen. Die spontane Lebensentstehung auf der Erde unter den Bedingungen der Uratmosphäre wird damit allerdings nicht ausgeschlossen.)
• „Wir können im Leben höchstens eine große Erfahrung haben, und das Geheimnis des Lebens ist, diese Erfahrung so oft wie möglich wieder zu haben.“ (Oscar Wilde)
• „Das Leben ist zu kostbar, um es dem Schicksal zu überlassen!“ (Walter Moers)

Siehe auch

• Evolution
• Sterben, Tod, Unsterblichkeit, Sinn des Lebens

Literatur

Monographien

• Erwin Schrödinger: Was ist Leben?. Piper Verlag GmbH, ISBN 3-492-21134-8.
• Sven P. Thoms: Ursprung des Lebens. Fischer, Frankfurt 2005.
• Steven Levy: KL. Künstliches Leben aus dem Computer.
• James Lovelock: Gaia. Scherz Verlag, 1993. (Der Autor vertritt die These, die Erde sei ein Lebewesen.)
• Bruno Vollmert: Das Molekül und das Leben. Vom makromolekularen Ursprung des Lebens: Was Darwin nicht wissen konnte und Darwinisten nicht wissen wollen. Reinbek bei Hamburg 1985.
• M. Eigen: Stufen zum Leben. Piper, München-Zürich 1987.
• S. W. Fox und K. Dose: Molecular evolution and the origin of life. W. H. Freeman and Comp., San Francisco 1972.
• R. W. Kaplan: Der Ursprung des Lebens. G. Thieme Verlag, Stuttgart 1978 (2. Aufl.).
• S. L. Miller, L. E. Orgel: The origins of life on the earth. Englewood Cliffs N. J.: Prentice-Hall, 1974
• L. E. Orgel: The origin of life. Molecules and natural selection. Chapman and Hall, London 1973.
• A. J. Oparin: Die Entstehung des Lebens auf der Erde. (dt. Übers. der 2. Aufl. aus d. Russ.) Volk und Wissen Verlag, Berlin-Leipzig 1949.

Artikel

• M. Eigen: Selforganization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften 58, 465-523 (1971).
• M. Eigen, P. Schuster: The hypercycle. Naturwissenschaften 64, 541-565 (1977).
• S. W. Fox: Origin of the cell: Experiments and premises. Naturwissenschaften 60, 359-368 (1973).
• S. W. Fox: Metabolic microspheres. Origins and evolution. Naturwissenschaften 67, 378-383 (1980).
• M. K. Hecht, W. C. Steere, B. Wallace: Evolutionary Biology. Vol. 11. Plenum Press, New York, London 1978.
• S. L. Miller: A production of amino acids under possible primitive earth conditions. Science 117, 528-529 (1953).
• S. L. Miller: Production of some organic compounds under possible primitive earth conditions. J. Amer. Chem. Soc. 77, 2351-2361 (1955).
• S. L. Miller, H. C. Urey: Organic compound synthesis on the primitive earth. Science 130, 245-251 (1959).
• L. E. Orgel: Evolution of the genetic apparatus. J. Mol. Biol. 38, 381-393 (1969).