Leven

Met leven worden over het algemeen organismen aangeduid die kunnen groeien en/of zich kunnen vermenigvuldigen. Toch is de discussie nog lang niet afgelopen over de vraag wat leven nu daadwerkelijk inhoudt. Het belangrijkste probleem daarbij is het feit, dat zelfs met een omvattende kennis van alle samenstellende delen c.q. stoffen en hun interactie binnen een organisme, zo'n levende entiteit onder toepassing van deze kennis niet naar believen zodanig kunstmatig kan worden gereproduceerd dat het resultaat daarvan eveneens leeft. Omdat leven in deze zin dus kennelijk méér is dan een som van de samenstellende delen, schiet het gebruikelijke wetenschappelijke causaliteitsdenken noodzakelijkerwijs tekort om het fenomeen afdoende te beschrijven en te verklaren. Bovendien bestaan er in verschillende wetenschappelijke disciplines - zoals bijvoorbeeld de filosofie en de biologie - radicaal uiteenlopende definities van leven, zodat voor zinvolle gedachtewisselingen altijd eerst duidelijk de daarbij geldende context moet worden vastgesteld.

Wat is leven?

Als aanvulling op bovenstaande definitie kan worden gesteld dat van leven gesproken kan worden als er zich ook een proces afspeelt van begin (geboorte) tot eind (dood). Daarbij wordt het levende verondersteld een metabolisme te hebben en autonoom te werken. Hierdoor worden virussen veelal niet tot het "rijk der levenden" gerekend. Met name bij de eis van de autonomie zou men sommige parasitaire en andere symbiotische organismen uitsluiten die toch door iedereen als levend worden beschouwd. Meestal beschouwt men die dan ook als uitzonderingen (zoals ook onvruchtbare organismen als het muildier) en sluit men zo de mogelijkheid van een levensvorm die enkel c.q. voornamelijk parasitair is uit. Men zegt ook wel eens dat iets levends zich enkel kan voortplanten via celdeling en niet bijvoorbeeld via zelfassemblage, hetgeen virussen andermaal uitsluit. Er zijn uiterst kleine bacteriën die, net als virussen, voor hun reproductie afhankelijk zijn van een gastheer(een)cel(lige). Ze zijn zo klein omdat ze hierdoor geen behoefte hebben aan zaken die normaal essentieel zijn. En zo is er ook het Mimivirus dat in staat is zelf eiwitten aan te maken, hetgeen mogelijk wijst op een verleden waarin virussen voor hun reproductie nog niet zo afhankelijk waren. In de biologische taxonomie wordt soms als superdomein biota of vitae gebruikt om al het leven te omvatten. De term biota wordt in de ecologie weleens gebruikt om al het leven in een bepaalde regio of een bepaald tijdvak te omvatten; de biota van de Aarde komen voor in de biosfeer. Als er wordt gesproken over non-cellulair leven wordt de term acytota wel eens gehanteerd, met daar tegenover de term cytota voor het cellulair leven.

Leven staat enerzijds tegenover dood: een voorheen levend wezen dat zichzelf niet meer in stand heeft kunnen houden, en anderzijds tegenover levenloos: een voorwerp dat nooit leven heeft gekend.

Ook kan er sprake zijn van zogenaamd artificieel leven, de studie van leven door het gebruik van door de mens gemaakte analogieën van levende systemen. Hierbij stelt men zich de vraag of deze analoge creaties wel als leven beschouwd kunnen worden.

Oorsprong van het leven

Alhoewel het moeilijk vast te stellen is hoe oud het leven op Aarde precies is, gaat de wetenschap er vanuit dat het leven ongeveer 3,7 miljard jaar oud is. De vraag die men dan zich stelt is uiteraard Waar komt al dat leven vandaan?. Theorieën over het ontstaan van het leven zijn talrijk. De wetenschap heeft daaraan met name de volgende bijgedragen:

Abiogenese

In de abiogenese wordt verondersteld dat het leven op Aarde ontstaan is uit levenloos materiaal. Dit moet men niet verwarren met de spontane generatie-theorie. De abiogenese zou miljoenen jaren geduurd hebben. Hierin zouden organische stoffen zich in de oersoep over verloop van velen miljoenen jaren hebben ontwikkeld tot primitieve cellen. Moleculen als DNA en RNA spelen een belangrijke rol in de abiogenese. Er zijn een aantal zaken die de abiogenese-theorie ondersteunen. Dit zijn onder andere:

1. In 1953 is het wetenschappelijk aangetoond dat in de oersoep (de Aardse zeeën van meer dan 3,7 miljard geleden), onder invloed van elektriciteit (bliksem) bouwstenen van onder andere DNA, RNA en Eiwitten gevormd worden. Zie: Miller-Urey-experiment.
2. Fosfolipiden vormen spontaan lipiden-bilagen, de basisstructuur van een celmembraan.
3. Willekeurige RNA-moleculen kunnen onder bepaalde condities ribozymen produceren, welke een enzymatische functie hebben.

Er is echter één probleem binnen de Abiogenese; DNA kan niet "spontaan" worden gevormd. De synthese van DNA is een complex biologisch proces, wat nooit zonder de hulp van vele eiwitten zou verlopen. Er wordt daarom verondersteld dat DNA ontstaan is uit RNA. RNA kan namelijk relatief makkelijk spontaan ontstaan, en kan als eiwit dienen.

Panspermia

In de theorie van panspermia gaat men er vanuit dat het leven niet op Aarde ontstaan is, maar meegebracht is door onder andere meteorieten uit de ruimte. Theoretisch gezien is het goed mogelijk dat Mars en de Aarde elkaar in het verleden "vervuild" hebben met leven; iets wat de panspermia-theorie ondersteunt. Een ander punt dat de Panspermia-theorie ondersteunt is het feit dat bacteriën en met name archaea (zie verder) zich bewezen hebben als overlevers bij uitstek. Veel bacteriën zijn taai genoeg om een reis door de ruimte voor vele jaren (in een soort winterslaap) te overleven. Maar dan blijft vooralsnog de vraag waar en wanneer het leven uit de ruimte ontstaan is?

Indeling van het leven op Aarde

Binnen de biologie (=leer van het leven) zijn de vele levensvormen die men op Aarde vindt, opgedeeld in groepen. De taxonomie houdt zich bezig met het indelen van organismen. Vroeger werden alle organismen ingedeeld binnen de zogenoemde "Vier Rijken" (Bacteriën, Schimmels, Planten, Dieren). Een voordeel van deze opdeling is dat men snel de verschillen tussen de levensvormen kan zien. Een nadeel is echter dat de indeling enkel berust op de verschillen in cellulaire opbouw. Daarnaast zijn organismen als virussen en prionen, waarvan nog altijd gediscussieerd wordt of deze wel levend zijn, niet opgenomen in de vier klassieke Rijken. Zodoende worden de virussen vaak gerekend tot het zogenaamde "vijfde rijk". Door nieuwe inzichten delen we organismen tegenwoordig in drie hoofdgroepen, ook wel domeinen genoemd; De Archaea, de Bacteria en de Eukarya. Boven deze indeling zit nog een indeling die aan de grondslag daarvan ligt: De prokaryoten en de eukaryoten De bacteriën en Archaea behoren tot de prokaryoten, terwijl de schimmels, planten en dieren behoren tot de eukaryoten. In deze nieuwe indeling en de oude zijn de virussen nog niet ingedeeld.

De drie domeinen

In 1937 heeft men alle organismen ingedeeld in 2 hoofdgroepen: domeinen genaamd eukaryoten (met kern) en prokaryoten (zonder kern). De laatste jaren is de opdeling van de prokaryoten in twee groepen, Archaea en Bacteria, erg in opkomst. Hierdoor ontstaat een indeling, Archaea, Bacteria, Eukarya die voornamelijk is gebaseerd op genetische gronden. De oorspronkelijk rijken zijn hier weer een onderdeel van.

Archaea

Archaea zijn een groep bacteriën die ook wel "oerbacteriën" genoemd worden. Archaea onderscheiden zich van alle andere bacteriën doordat ze zich in extreme milieus kunnen handhaven: van uiterst zure en vulkanische, tot in het permanent bevroren permafrost. Daardoor denken vele wetenschappers dat deze bacteriën een van de eerste organismen op Aarde geweest moeten zijn. Ook wordt gedacht dat, als er buitenaards leven bestaat, dit hoogstwaarschijnlijk zal bestaan uit variaties op de Archaea.

Bacteria

Bacteria zijn eenvoudige eencellige organismen zonder celkern, prokaryoot. Het DNA van bacteriën bestaat meestal uit een enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld met één of meerdere kleine plasmiden die aanvullende genetische informatie bevatten.

Eukarya

Eukaryotische organismen Eukarya hebben cellen met een volledige celbouw. Zij bezitten - in tegenstelling tot prokaryotische cellen - een celkern waarin het DNA is verpakt. Bij prokaryoten ligt het DNA vrij in het cytoplasma. Dieren (zoals zoogdieren, insecten, kwallen), schimmels en planten zijn eukaryoot.

Virussen

De virussen zijn een geval apart. Volgens de meeste definities zijn virussen niet levend. Virussen hebben namelijk geen eigen metabolisme (behalve het mimivirus) en kunnen zichzelf ook niet voortplanten, ze hebben daar een gastheercel voor nodig. Virussen bestaan namelijk uit een stukje genetisch materiaal (dit kan RNA óf DNA zijn), omgeven door een eiwitmantel. Dit virusdeeltje valt dan een gastheercel binnen, en het virus valt binnen de cel uiteen, waarbij het genetisch materiaal dus vrijkomt. De gastheercel gaat vervolgens, aan de hand van het genetisch materiaal, nieuw virusmateriaal maken. Vervolgens valt de cel uiteen (lysis), wat natuurlijk tot de dood van de cel leidt. De nieuwe virusdeeltjes kunnen dan weer volgende cellen infecteren.

Ook is er het zogenoemde Mimivirus dat wél een simpele eigen stofwisseling heeft. In eerste instantie dacht men dan ook dat het een kleine bacterie was. Of een virus als levend beschouwd wordt of niet hangt dus vooral van de gehanteerde definitie af. De grens tussen leven en dood (b)lijkt niet helemaal scherp.

De vier rijken

De indeling van de vier rijken is de oude indeling van het leven op Aarde. Deze wordt tegenwoordig nog vaak gebruikt, mede dankzij het feit dat deze indeling ook in de "gewone" mensenwereld ingesleten is. Veel mensen kunnen bijvoorbeeld een verschil opnoemen tussen dieren en bacteriën, terwijl de meeste mensen nog nooit van de termen Archaea en Eukarya gehoord hebben. Ook is de indeling van de vier rijken de meest zichtbare; zo is er met het blote oog duidelijk een verschil te zien tussen planten en dieren.

Het rijk der bacteriën

Bacteriën zijn de meest simpele levensvormen binnen de vier Rijken. De basiskenmerken van een bacterie zijn als volgt:

• Eencellige organismen
• Een celwand, en een celmembraan.
• Geen kernmembraan, waardoor de chromosomen los in het cytoplasma voorkomen.
• De chromosomen van bacteriën zijn meestal ringvormig.
• Geen duidelijke organellen. Zo hebben de meeste bacteriën geen bladgroenkorrels en ook geen mitochondria.

Er zijn echter wel uitzonderingen. Zo zijn er de cyanobacteriën die wel aan fotosynthese doen. Deze hebben geen bladgroenkorrels, maar het bladgroen komt vrij in het cytoplasma voor. Ook zijn er bacteriën die zuurstof gebruiken voor assimilatie. Volgens de endosymbiosetheorie zijn deze bacteriën samen met de cyanobacteriën in een "gewone" bacterie opgenomen waardoor de eerste plantencellen zich vormden.

Het rijk der schimmels

Schimmels zijn organismen die in beginsel eencellig zijn, maar meestal in lange "draden" voorkomen. Paddenstoelen bijvoorbeeld zijn meercellige vruchtlichamen van bepaalde schimmels. Algemene kenmerken van schimmels zijn:

• Een celmembraan én celwand
• Een celkern
• Een vacuole
• Geen bladgroenkorrels

Het rijk der planten

Planten kunnen ééncellig en meercellig zijn. Vrijwel alle planten maken hun eigen voedingsstoffen aan, door middel van fotosynthese en andere assimilatie-technieken. De algemene kenmerken van planten zijn:

• Een celmembraan én celwand
• Een celkern
• Meestal een grote vacuole in het midden van de cel
• Bladgroenkorrels; hierin vindt het kenmerkende proces van fotosynthese plaats.
• Mitchondria en andere organellen

Het rijk der dieren

De dieren zijn de jongste organismen binnen de indeling van de vier Rijken. De mens behoort tot het Rijk der Dieren. Dieren kunnen hun voedingsstoffen niet zelf maken, en moeten dus ander organisch materiaal opnemen (eten). De algemene kenmerken van dieren zijn:

• Een celmembraan maar géén celwand
• Een duidelijke celkern
• Veel organellen, maar 'géén' bladgroenkorrels. Dieren doen niet aan fotosynthese.
• Geen grote vacuole.

Leven binnen de filosofie

Afgezien van de wetenschappelijke definitie van leven, wordt leven ook bestudeerd door de filosofie. Waar leven in de biologie veelal op grond van materialistische feiten gebaseerd is, wordt leven binnen de filosofie veelal gedefiniëerd op grond van het geestelijke. Vrijwel alle religies en filosofische stromingen hebben een eigen kijk op het leven.

Zie ook

• Biologie, de studie van het leven
• Buitenaards leven, Exo- of Astrobiologie
• Dagelijks leven
• Eeuwig leven
• Honger, Lust en Angst, de drie levenskrachten die het evolutieproces manipuleren (Ch'i)
• Leven na de dood
• Leven op aarde (taxonomie)
• Levenscyclus
• Oorsprong van het leven
• Stilleven
• Levenswiel
• Zin van het leven