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Lebewesen

Überblick

Was genau ein Lebewesen ist und was genau ein Lebewesen von anderen Systemen unterscheidet, lässt sich wohl nicht in einem Satz beschreiben. Vielmehr deutet das Vorhandensein mehrerer Merkmale auf ein Lebewesen hin.

  • Lebewesen bestehen aus Zellen. Jede Zelle enthält in ihrem Erbgut alle zum Wachstum und für die vielfältigen Lebensprozesse notwendigen Anweisungen.
  • Lebewesen betreiben Stoffwechsel, also die Aufnahme, den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen sowie die Abgabe von Stoffwechselendprodukten an die Umgebung; wichtig für Aufbau und Erhaltung von Körpersubstanz und der Körperfunktionen.
  • Als weiteres Indiz für die Definition eines Lebewesens gilt die eigenständige Vermehrung.

Unter Beachtung dieser Kriterien sind Viren nicht zu den Lebewesen zu zählen. Sie sind keine Zellen und sie sind nicht aus Zellen aufgebaut. Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel und pflanzen sich auch nicht selbständig fort. Ihre Vermehrung erfolgt durch Wirtszellen. Trotzdem gibt es einige Parallelen zu den Lebewesen, denn auch Viren sind durch Mutationen und Selektion der Evolution unterworfen. Viren, Viroide und Prionen werden in einer eigenen Taxonomie unter der Führung des "International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)" verwaltet.



Die Struktur der Lebewesen

TreeOfLive Die Abbildung beschreibt ein Modell, das die Entwicklung der Arten erklären soll. Auf dem äußeren Ring werden die heute lebenden Arten abgebildet. Zwei oder mehr Arten gehen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück. Dieser Vorfahre wiederum hat gemeinsame Vorfahren mit parallelen Entwicklungszweigen. Alle heute bekannten Lebewesen, auch wenn diese mittlerweile ausgestorbenen sind, lassen sich in diesem Modell auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückführen. Dieser hat den Namen LUCA (Last Universal Common Ancestor) erhalten, übersetzt: "letzter allgemeiner gemeinsamer Vorfahr". LUCA befindet sich symbolisch in der Mitte der Grafik, sozusagen als "Ausgangspunkt" für die Entwicklung aller Lebewesen.

Die Darstellung zeigt eine weitere Überraschung. Die umfangreichste Vielfalt stellen die Mikroorganismen, also die Bakterien (blauer Bereich) und die Archaeen (grüner Bereich). Die uns vertrauteren Lebensformen wie Pflanzen, Pilze, Tiere einschließlich der Gattung Homo zählen zu den Eukaryoten (roter Bereich) und stellen damit nur einen relativ bescheidenen Anteil am Gesamtvolumen. Eines haben alle Lebewesen gemeinsam: Eine DNA (Desoxyribonukleinsäure), die aus Einzelbausteinen, den Nukleotiden aufgebaut ist. Jedes Nukleodit wiederum besteht aus einem Phosphat-Rest, einem Zucker und einer von vier organischen Basen, die mit den Kürzeln A (Adenin), T (Thymin), G (Guanin) und C (Cytosin) beschrieben werden.

Hinweis: Diese Grafik stammt aus dem englischen Wikipedia und ist laut Urheber zur uneingeschränkten Nutzung freigegeben.



Die Domäne Archaea (Archaeen) [WOESE, KANDLER & WHEELIS, 1990]

Archaeen sind einzellige Organismen, die sich von den Bakterien durch fehlendes Peptidoglycan in der Zellmembran und eine andere Struktur ihrer Ribosomen (diese haben die Aufgabe, aus der Sequenzinformation der DNA Protein herzustellen) unterscheiden. Auffällig ist ihre Vorliebe für extreme Lebensräume, wie hohe Temperaturen oder stark säurehaltigen Bedingungen.



Die Domäne Bacteria (Bakterien) [WOESE, KANDLER & WHEELIS, 1990]

Die Bakterien, griechisch "bakterion" (Stäbchen), besitzen wie die Archaea keinen echten Zellkern. Man bezeichnet sie auch als "Eigentliche Bakterien" oder "Echte Bakterien". Im Unterschied zu Archaea besitzen sie in ihrer Zellwand eine Festigkeit verleihende Schicht, dem Peptidoglycan.

Trotz der großen Anzahl bereits beschriebener Bakterien geht man davon aus, dass mehr als 90% noch nicht bekannt sind. Bakterien spielen auch für den Menschen eine wichtige Rolle, wie diese eindrucksvollen Zahlen zeigen:

  • Mundflora: etwa 10 Milliarden Bakterien leben im menschlichen Mund
  • Hautflora: ca 1. Billion Bakterien befinden sich auf der menschlichen Haut
  • Darmflora: 1014 Bakterien sind im Verdauungstrakt anzutreffen. Sie stammen aus mehr als 400 verschiedenen Arten.



Die Klassifikation anhand morphologischer (= die Gestalt beschreibender) Merkmale ist bei Bakterien kaum möglich. Stattdessen werden die verwandtschaftlichen Beziehungen anhand der ribosomale Ribonukleinsäure (rRNA) ermittelt. rRNA gehört zur Grundausstattung jeder lebenden Zelle, war vermutlich schon in allen Vorfahren der heute lebenden Organismen vorhanden und lässt so Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte zu. Dennoch werden im Sprachgebrauch bestimmte Grundmuster zur Beschreibung herangezogen:

  • Kokken beschreiben kugelförmige Bakterien
    • Diplokokken (Doppelkokken) beschreiben eine paarweise Anordnung von Kokken
    • Tetrakokken (Tetraden) beschreiben eine Anordnung von 4 Kokken
    • Paketkokken (Sarcinen) beschreiben eine Anordnung von 8 oder mehr Kokken
    • Staphylokokken (Haufenkokken) beschreiben eine traubenförmige Anordnung von Kokken
    • Streptokokken (Kettenkokken) beschreiben eine kettenförmige Anordnung von Kokken
  • Bazillen (Bacillus) beschreiben längliche Bakterien
  • Spirillen beschreiben spiralartige Bakterien



Die Domäne Eukaryota (Eukaryoten) [WHITTAKER & MARGULIS, 1978]

Der Begriff "Eukaryota" basiert auf den griechischen Wörtern eu (gut) und karyon (Kern). Gemeint sind Lebewesen mit Zellkern und Cytoskelett. Sie entwickeln sich immer aus zellkernhaltigen Ausgangszellen (Zygoten, Sporen), die die Hauptanteile des genetischen Materials enthalten. Das Cytoskelett, griechisch "kytos" (Zelle), ist ein aus Proteinen aufgebautes Gerüst im Plasma jeder Zelle. Es ist verantwortlich für die mechanische Stabilisierung der Zelle und ihrer äußeren Form, für aktive Bewegungen der Zelle sowie für Bewegungen und Transporte innerhalb der Zelle.

Eine weitere Besonderheit der Eukaryoten ist die Fähigkeit, aus derselben DNA-Information unterschiedliche Proteine herzustellen. Es wird vermutet, dass genau das ein entscheidender Schritt für die Evolution von mehrzelligen Lebewesen mit längerer Generationsdauer bedeutet, um sich so an veränderte Umweltbedingungen schneller anzupassen. Während es bei Bakterien in weniger als einer Stunde zu einer neuen Generation kommen kann, können bei Eukaryonten Jahre vergehen.

2005 hoben Adl et al. die klassischen Reiche "Tiere", "Pflanzen", "Pilze und "Protisten" auf und strukturierten die Eukaryoten in 6 monophyletische Supergruppen:

Amoebozoa
Zu dieser Gruppe gehören einzellige Organismen mit einer meist amöbioden Gestalt, d. h. ihre Gestalt kann sich ständig verändern. Die meisten Amöben sind maximal 2 Millimeter groß und nackt. Amöben mit einer Zellhülle (Theca) werden Thecamoeben oder Schalenamöben genannt. Vertreter dieser Gruppe sind u.a. Acanthamöben (Acanthamoebidae) und Schleimpilze (Eumycetozoa).
ArchaeplastidaDie zu dieser Gruppe zählenden Lebewesen betreiben Photosynthese. Damit ist die Erzeugung von energiereichen Stoffen aus energieärmeren Stoffen mit Hilfe von Lichtenergie gemeint. Vertreter dieser Gruppe sind u.a. Rotalgen (Rhodophyta) und die Pflanzen (Plantae).
ChromalveolataZu dieser Gruppe zählen verschiedene Photosynthese betreibende Gruppen, die allgemein als Algen bezeichnet werden. Gemeint sind damit im Wasser lebende pflanzenartige Lebenwesen, die jedoch nicht zu den eigentlichen Pflanzen (Plantae) gezählt werden. Vertreter dieser Gruppe sind u.a Dinoflagellaten (Dinoflagellata), Sporentierchen (Apicomplexa), Wimperntierchen (Ciliophora), Kalkalgen (Haptophyta), Braunalgen (Phaeophyceae) und Kieselalgen (Bacillariophyta).
ExcavataZu dieser Gruppe zählen einzellige Organismen, die meist mit Geißeln ausgerüstet sind und die einen Mundgrube besitzen, also einen bestimmten Bereich der Zelle, an dem die Zellmembran eine Öffnung zur Aufnahme von Nahrung besitzt. Die in die Zelle gelangte Nahrung wird umschlossen und verdaut. Vertreter dieser Gruppe sind z.B. die Augentierchen (Euglena).
OpisthokontaZu dieser Gruppe zählen:
  • Choanomonada oder Choanoflagellata (Kragengeißeltierchen) [KENT, 1880]
  • Fungi (Pilze) [LINNAEUS, 1753]
  • Mesomycetozoa [MENDOZA et al., 2002]
  • Metazoa (Vielzellige Tiere) [HAECKEL, 1874]
RhizariaDie zu dieser Gruppe zählenden Individuen besitzen sogenannte Scheinfüßchen (Pseudopodien). Diese dienen dem Beutefang oder der Fortbewegung. Vertreter dieser Gruppe sind u.a Foraminiferen oder Kammerlinge (Foraminifera) und Strahlentierchen (Radiolaria).



MIttlerweile ist klar, dass nicht alle Gruppen monophyletische sind und diese Einteilung nur bedingt aussagekräftig ist. Nachfolgend eine (von mehreren) alternativen Ansätzen: nach Eunsoo Kim & Linda E. Graham. (2008). "EEF2 analysis challenges the monophyly of Archaeplastida and Chromalveolata"

Eukaryota

  • Bei den Bikonta kommen (oder kamen ursprünglich) bikonte Zellen vor. Bikonte Zellen sind Zellen mit zwei Geißeln.
  • Bei den Unikonta kommen (oder kamen ursprünglich) unikonte Zellen vor. Unikonte Zellen sind Zellen mit nur einer Geißel.