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Lebewesen

Was genau sind Lebewesen und wie werden Lebewesen strukturiert?

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.
  • Alle Lebewesen haben eine DNA (Desoxyribonukleinsäure), die aus Einzelbausteinen, den Nukleotiden aufgebaut ist.
  • 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 Domäne

Die Domäne ist die höchste Klassifizierungskategorie der Lebewesen. Gemäß Carl R. Woese, Otto Kandler und Mark L. Wheelis: Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya werden 3 Domänen unterschieden. Diese systematische Unterteilung beruht in erster Linie auf der unterschiedlichen Struktur der ribosomalen Ribonukleinsäure (rRNA):

  • 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.

  • 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 Archaeabesitzen 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.

  • Eukaryota (Eukaryonten) [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. Die gleiche Arbeitsgruppe veröffentlichte 2012 eine überarbeitete Version mit 5 Supergruppen:

    Amoebozoa
    Zu dieser Gruppe gehören ausschließlich einzellige Organismen mit einer meist amöbioden Gestalt, d. h. ihre Gestalt kann sich ständig verändern. Die meisten Amöben sind maximal 2 Millimeter groß.
    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).
    ExcavataZu dieser Gruppe zählen einzellige Organismen, die mit Geißeln ausgerüstet sind und die zumeist 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]
    SarDer Name dieser Supergruppe wurde gebildet aus den Anfangsbuchstaben der drei enthaltenen Gruppen
    • Stramenopile
      Dieser Gruppe besteht aus eukaryotischen Lebewesen, die zwei unterschiedlich ausgebildete Geißeln besitzen. Es sind überwiegend Organismen mit Photosynthese. zur Gruppe gehören z.B. Gelbgrüne Algen (Xanthophyceae), Braunalgen (Phaeophyceae) und Kieselalgen (Bacillariophyta).
    • Alveolata
      Zu dieser Gruppe gehören komplexe einzellige Lebewesen, z.B. Dinoflagellaten (Dinoflagellata) und Wimperntierchen (Ciliophora).
    • Rhizaria
      Die 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).



Grafische Darstellungsformen

Der phylogenetische Baum

Phylogenetischer Baum

Ein phylogenetischer Baum ist eine Darstellungsform, die die evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen Gruppierungen (z.B. Arten) aufzeigt, von denen man vermutet, dass sie einen gemeinsamen Vorfahren besitzen. Dieses Beispiel zeigt die 3 Domänen Bakterien, Archaeen und Eukaryota.



Tree of life

TreeOfLive

Der Baum des Lebens 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 eher 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.



Ausblick

Künftig werden die Unterschiede der einzelnen Arten zunehmend durch den Vergleich ihrer DNA-Basensequenzen erfolgen. Hiervon verspricht man sich konkretere Ergebnisse und ein besseres Verständnis der Evolution. Daher gibt es mittlerweile auch alternative Darstellungen zu den oben beschriebenen drei Domänen, z.B. Thomas Cavalier-Smith: A revised six-kingdom system of life, der zwei Domäne und sechs Reiche beschreibt.