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Leben: Das organisierte Chaos
Was unterscheidet Lebewesen von toter Materie?
Im Wesentlichen sechs Merkmale: 1. Individualität und Gestalt, 2. Wachstum und Entwicklung des Individuums, 3. Stoffwechsel und Energieverbrauch, 4. Bewegung und Reaktion auf Reize, 5. Fortpflanzung und Vererbung, 6. Entwicklung der Art (Evolution).
Jedes Wesen hat eine charakteristische Gestalt, die trotz individueller Abweichungen typisch für alle seine Artgenossen ist. Zwischen dem Aussehen von Körperteilen und ihren Funktionen besteht oft ein enger Zusammenhang. So ähneln sich beispielsweise die Grabbeine von Maulwurf und Maulwurfsgrille nicht nur äußerlich, sondern auch in ihrer Funktion: Sie sind zum Graben geeignet.
Durch Wachstum und Entwicklung verändern sich Lebewesen tief greifend. Besonders deutlich ist dies bei Insekten, deren Existenz als Larve und Puppe sich von ihrem Leben als Vollinsekt völlig unterscheidet. Ist ein Organismus erwachsen, setzt der Alterungsprozess ein, der schließlich mit dem Tod endet.
Wachstum und Entwicklung benötigen Energie, die einem Organismus von außen zugeführt werden muss. Lebewesen gewinnen sie entweder aus der Nahrung oder, wie die Pflanzen, aus anderen Energieformen. In Stoffwechselprozessen werden die aufgenommenen Stoffe so umgewandelt, dass der Organismus sie verwerten kann.
Leben ist immer mit Bewegung verbunden. Selbst Pflanzen, die fest verwurzelt am selben Ort verharren, bewegen sich aktiv, beispielsweise, indem sich Blätter und Sprosse zum Licht wenden. Bewegung kann auch durch mechanische Reize von außen ausgelöst werden wie bei der Mimose.
Lebewesen haben Nachkommen. Der Mensch gibt sein Erbgut ausschließlich geschlechtlich, also durch Verschmelzung von Ei- und Samenzellen weiter. Dabei kommt es gleichzeitig zu einer Neukombination des Erbguts. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung ist sowohl bei Pflanzen (Teilung, Knospung oder über Ableger) als auch bei Tieren (Teilung, Knospung) zu finden. Bei der Fortpflanzung bleiben die charakteristischen Eigenschaften einer Art erhalten und werden auf die Nachkommen übertragen: Sie werden vererbt.
Die Arteigenschaften müssen jedoch nicht konstant bleiben, sondern können sich im Laufe von Generationen verändern. Die Entwicklung der Arten sorgt u. a. dafür, dass sich Organismen an ihren Lebensraum und an andere Lebewesen anpassen und so als Art überleben können. Gelingt dies nicht, stirbt die Art aus. Alle heute existierenden Arten sind das Ergebnis einer viele Millionen Jahre dauernden stammesgeschichtlichen Entwicklung, der Evolution.
Wie organisiert sich das Leben?
Durch eine äußerst komplexe Ordnung. Man unterscheidet verschiedene Strukturebenen, die durch steigende Komplexität gekennzeichnet sind. Ganz unten stehen die Atome und Moleküle, die zweite Ebene bilden die Zellorganellen, also Funktionseinheiten (wie Zellkern und Mitochondrien) innerhalb von Zellen. Die kleinste lebensfähige Einheit ist die Zelle (Ebene drei). Aus Zellen setzen sich die Gewebe zusammen, verschiedene Gewebe bilden ein Organ und mehrere Organe wirken in Organsystemen und schließlich im Organismus zusammen. Die oberste Ebene ist die Lebensgemeinschaft: das Zusammenleben von Organismen verschiedenster Arten.
Wie trotzt das Leben ständig wechselnden Umweltbedingungen?
Lebewesen sind offene Systeme, deren Kennzeichen die Fähigkeit der Regulation ist. Das heißt, ein Organismus ist in der Lage, den eigenen Zustand wahrzunehmen, diesen mit einem für ihn optimalen Wert zu vergleichen und notfalls Korrekturen vorzunehmen. Auf diese Weise kann er trotz wechselnder Umwelteinflüsse einen stabilen Zustand aufrechterhalten.
Als offene Systeme sind Lebewesen auf den Austausch von Stoffen und Energie mit ihrer Umwelt angewiesen. Dabei gleichen sie Schwankungen in der Aufnahme und beim Verbrauch der Stoffe so aus, dass deren Konzentration weitgehend konstant bleibt. Die Körpertemperatur des Menschen ist ein Beispiel für einen solchen ausbalancierten Zustand: Auch wenn dem Körper kalte oder heiße Nahrung zugeführt wird oder die Außentemperatur steigt oder fällt, liegt die Körpertemperatur immer bei etwa 37°C.
Wussten Sie, dass …
ein erwachsener Mensch aus 10–100 Billionen einzelnen Zellen besteht?
es zwar noch keinen sicheren Beweis für Leben außerhalb der Erde gibt, aber verschiedene Biomoleküle bereits in kosmischen Gaswolken nachgewiesen wurden?
über die Hälfte aller bekannten Tierarten zur Gruppe der Käfer gehört?
bestimmte Mikroorganismen nur in konzentrierter Säure bei fast 100 °C gedeihen?
Viren keine Lebewesen sind, weil sie sich nicht selbst vermehren können?
die Masse aller Bakterien auf der Erde in etwa genauso groß ist wie die aller Tiere, Pflanzen und Pilze zusammen?
eine Eiche bis zu 60 000 Blätter haben kann?
Bambus 90 cm am Tag wachsen kann?
Leben aus dem Reagenzglas?
In einem berühmten Experiment wies der US-Amerikaner Stanley L. Miller 1953 nach, dass aus anorganischen Stoffen komplexe Biomoleküle entstehen können. Er füllte Wasser in einen Gasballon und schichtete darüber Methan, Ammoniak und Kohlendioxid – Gase, wie sie in der Ur-Atmosphäre der Erde vor etwa vier Milliarden Jahren zu finden waren. Durch Erhitzen und elektrische Entladungen bildeten sich in dieser selbstgekochten »Ursuppe« Aminosäuren, Zucker und Fettsäuren.
Aus alten Zellen wird neuer Rohstoff
Schreddern, ätzen, schaben: Ein Bündel von Techniken soll dafür sorgen, dass sich ausgediente Solarzellen recyceln lassen – und nicht mehr wie bislang meist einfach im Müll landen. von KATJA MARIA ENGEL Noch ist viel freie Fläche zu sehen. Am Stadtrand von Münster baut die Firma Reiling PV-Recycling gerade ein Kompetenzzentrum...
Sternentod der besonderen Art
Ein 2018 explodierter Stern lässt sich erstmals einem exotischen Supernova-Typ zuordnen. Auch der Krebs-Nebel könnte so entstanden sein. von DIRK EIDEMÜLLER Schon 1980 proklamierte der japanische Astrophysiker Ken’ichi Nomoto einen ungewöhnlichen Typ von Sternentod. Neben den bekannten Explosionsarten von Supernovae bei...
