Hoofdmenu openen

Leven

een eigenschap van organismen, die zich o.a. kunnen voortplanten
Verschillende niveaus van het wetenschappelijk classificatiesysteem.LevenDomein (biologie)Rijk (biologie)Stam (biologie)Klasse (biologie)Orde (biologie)Familie (biologie)Geslacht (biologie)Soort

Magnify-clip.png
De hiërarchie van de acht belangrijkste taxonomische rangen. Het leven is verdeeld in domeinen, die weer onderverdeeld zijn in andere groepen. Tussenliggende rangen zijn niet afgebeeld.

Leven is een eigenschap van organismen die, naast hieronder nader uitgewerkte eigenschappen, in ieder geval de mogelijkheid hebben zich voort te planten.

Een gebruikelijke wetenschappelijke definitie van leven is de volgende:[1]

Aanhalingsteken openen

Leven is een open fysico-chemisch systeem, dat door middel van uitwisseling van energie en materie met zijn omgeving, en dankzij een inwendig metabolisme, in staat is om zich in stand te houden, te groeien, zich voort te planten en zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, zowel op korte (fysiologische en morfologische adaptatie) als op lange termijn (evolutie).

Aanhalingsteken sluiten

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

Inhoud

Kenmerken van levenBewerken

Een sluitende of bevredigende definitie van leven is moeilijk te geven. Het belangrijkste probleem daarbij is, dat het nog niet is gelukt, kunstmatig leven te produceren. Toepassing van onze kennis van de samenstellende delen en stoffen en hun interactie binnen een organisme, stelt ons nog niet in staat naar believen iets te vervaardigen dat leeft. Daarnaast is er het probleem van de overgangen van levenloos naar levend: zo is de positie van virussen hier op de grens.

Er bestaan in de verschillende wetenschappelijke disciplines - zoals de filosofie en de biologie - uiteenlopende definities van leven, zodat voor zinvolle gedachtenwisselingen altijd eerst duidelijk de daarbij geldende context moet worden vastgesteld. Het schrijven van een goede definitie van het begrip 'leven' is niet eenvoudig. Volgens veel definities zou vuur ook voldoen aan de definitie, omdat het een metabolisme kent, kan groeien, zich kan aanpassen aan de omgeving en zich voortplanten. Dat is de reden dat in bovenstaande definitie wordt geschreven over een 'inwendig metabolisme'. Het is de kunst om de definitie zo te formuleren dat mogelijke vormen van buitenaards leven wél binnen de definitie vallen, hoewel wij nu niet op de hoogte zijn van de mogelijke verschijningsvormen.

In de biologie wordt een lijst van kenmerken (ook wel levensfuncties of levensverrichtingen genoemd) gebruikt om aan te geven wanneer men spreekt van leven. Daarbij wordt iets dan als levend beschouwd als het alle of de meeste van deze levensfuncties heeft:

  1. Homeostase: het vermogen van een organisme om het interne milieu constant te houden.
  2. Leven vertoont organisatie en structuur: er is een verband tussen vorm (anatomie, histologie, morfologie) en functie (fysiologie, gedrag). De basale bouwstenen van het leven zijn cellen, deze kunnen weer weefsels vormen en deze op hun beurt weer de organen van een organisme.
  3. Metabolisme of stofwisseling: het opnemen van energie van het geheel van biochemische processen die plaatsvinden in cellen en organismen ten behoeve van de activiteit, groei, voortplanting en instandhouding. Energie wordt van de ene vorm in de andere vorm getransformeerd.
  4. Groei: het proces van toename van grootte en complexiteit.
  5. Er vinden aanpassingen plaats in structuren of gedrag, die de organismen beter in staat stellen te overleven of voor nageslacht te zorgen. Dit principe van adaptatie aan het milieu is fundamenteel voor de evolutie van populaties.
  6. Prikkelbaarheid: het kunnen reageren op stimuli, op veranderingen in het uitwendige of inwendige milieu van het organisme.
  7. Voortplanting: het proces waarbij een organisme voor nakomelingen en voor het voortbestaan van de soort zorgt. Voor geslachtelijke voortplanting zijn twee individuen nodig. De nakomelingen hebben kenmerken van beide ouders in nieuwe combinaties.

De definitie van wat leven wel of niet is nader beschouwdBewerken

Van leven kan gesproken worden als er zich een proces afspeelt van begin (bevruchting) tot eind (dood). Er zijn echter organismen, bijvoorbeeld de bacteriën, die zich vermenigvuldigen door binaire deling. Bij binaire deling splitst een eencellig organisme zich in twee dochtercellen, die identiek zijn aan de opgedeelde, verdwenen moedercel. Er kan in het geval van binaire deling dus niet van sterven gesproken worden. Doordat dit proces zich bij iedere nieuw ontstane cel (ééncellig organisme) herhaalt, is er sprake van exponentiële vermenigvuldiging vanuit de oorspronkelijke moedercel/bacterie.

Een organisme heeft een stofwisseling (metabolisme) en werkt autonoom. Om deze reden worden virussen meestal niet als organismen beschouwd. De eis van autonomie om als organisme te worden erkend zou sommige parasitaire en andere symbiotische organismen echter uitsluiten, die toch algemeen als levend worden beschouwd. Parasieten en symbionten worden dan ook beschouwd als (levende) uitzondering op de gestelde regel.

Onvruchtbare organismen als het muildier kunnen zich niet voortplanten, en voldoen om een andere reden dus ook niet geheel aan de definitie zoals die in de inleiding is geformuleerd. Vaak wordt het in de definitie gestelde criterium van voortplanting aangescherpt, waarbij voortplanting slechts via celdeling of door binaire deling kan geschieden. Virussen vermenigvuldigen zich via zelfassemblage en vallen na deze aanscherping van de definitie van 'leven' andermaal buiten de boot. Er zijn echter uiterst kleine bacteriën die, net als virussen, voor hun reproductie afhankelijk zijn van een gastheercel. Ze zijn zo klein dat de gewoonlijk essentieel geachte zaken afwezig zijn. Van de andere kant is het grootst bekende virus, het Mimivirus, zelf in staat eiwitten aan te maken, hetgeen mogelijk wijst op een evolutionair verleden waarin virussen voor hun reproductie nog niet zo afhankelijk waren van andere organismen.

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 biosfeer is het deel van de Aarde waar leven mogelijk is, dus waar de biota voorkomen.

Niet-cellulair leven wordt ook wel aangeduid met de term a-cytota. De tegengestelde term cytota verwijst naar cellulair leven.

Bij de bestudering van "artificieel leven", dat wil zeggen door de mens gemaakte analogieën van levende systemen, stelt men zich de vraag of deze analoge creaties als een vorm van leven beschouwd kunnen worden.

Indeling van het leven op AardeBewerken

Systematiek is de biologische studie (leer van het leven) van de verscheidenheid van organismen op aarde, van de verwantschap tussen de organismen en de verklaring van het ontstaan van deze verscheidenheid. De vele organismen die men op Aarde vindt zijn opgedeeld in groepen. De taxonomie houdt zich bezig met het indelen van organismen. In de 20e eeuw werden alle organismen ingedeeld binnen de zogenoemde vijf rijken: bacteriën, schimmels, planten, dieren en protisten. Deze indeling is lang op de scholen onderwezen. Zo kon men op eenvoudige wijze een globaal overzicht krijgen van de verscheidenheid aan levensvormen. De protisten vormden daarbij een zeer heterogene restgroep van organismen, waarvan het gemeenschappelijke kenmerk is dat ze eencellig zijn.

De indeling in vijf rijken berust niet op evolutionaire verwantschappen, maar enkel op de globale verschillen in cellulaire organisatie. Door nieuwe inzichten delen we organismen tegenwoordig in drie domeinen: de Bacteria, de Archaea en de Eukaryota. De Bacteria en de Archaea zijn prokaryoot, wat wil zeggen dat ze geen celkern hebben, terwijl de eukaryoten gevormd worden door de oude rijken van de schimmels, dieren, planten en protisten. De eukaryoten worden onderverdeeld in vijf of zes supergroepen, die oppervlakkig maar weinig herkenbaar zijn. De schimmels en dieren komen samen met de amoeben in de supergroep Unikonta (één flagel). De diverse groep van de protisten is daarbij verspreid over alle overige supergroepen, die gezamenlijk soms Bikonta (twee flagellen) worden genoemd.

Haeckel (1894)
3 rijken
Whittaker (1969)
5 rijken
Woese (1977)
6 rijken
Woese (1990)
3 domeinen
Cavalier-Smith (1998)
2 domeinen en
6 rijken
Keeling (2004)
3 domeinen en
5 supergroepen
Animalia Animalia Animalia Eukarya Eukaryota Animalia Eukaryota Unikonta
Plantae Fungi Fungi Fungi Excavata
Plantae Plantae Plantae Archaeplastida
Protista Protista Chromista Chromalveolata
Protista
(niet behandeld
door Linnaeus)
Protozoa Rhizaria
Monera Archaebacteria Archaea Prokaryota Bacteria Archaea
Eubacteria Bacteria Bacteria

De virussen, viroïden en prionen zijn niet opgenomen in de vijf klassieke rijken maar ook in de nieuwe indeling zijn deze niet ingedeeld, omdat ze niet gerekend worden tot het leven. Hoewel de onderlinge verwantschappen nog niet zijn opgehelderd worden de virussen vaak gerekend tot een extra domein.

De drie domeinenBewerken

Alle soorten bekende organismen op aarde worden ingedeeld bij één van de drie domeinen: de eukaryoten (één- of meercelligen met een celkern) de ééncellige Bacteria (zonder celkern) en de ééncellige Archaea (zonder celkern). De Bacteria en de Archaea worden samen prokaryoten genoemd (ééncelligen zonder celkern). Uiteindelijk ontstaat de volgende indeling: Bacteria, Archaea, Eukaryota, die voornamelijk is gebaseerd op genetische gronden. De drie domeinen worden ieder verder onderverdeeld in verschillende rijken, bijvoorbeeld de eukaryoten in, onder andere, het plantenrijk en het dierenrijk. Als uiteindelijke gemeenschappelijke voorouder van alle organismen in de drie domeinen heeft men de hypothetische LUCA voorgesteld.

Fylogenetische stamboom van domeinen, supergroepen en rijken

BacteriaBewerken

Bacteriën (Bacteria) zijn prokaryoten: eenvoudige eencellige organismen zonder celkern. Het DNA van bacteriën bestaat meestal uit een enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van één of meerdere kleine plasmiden die aanvullende genetische informatie bevatten. Tot de bacteriën worden onder andere de blauwwieren gerekend.

De bacteriën vormen de zustergroep van alle overige levende organismen.

ArchaeaBewerken

Archaea of oerbacteriën zijn prokaryoot, evenals de bacteriën. Archaea onderscheiden zich van de bacteriën doordat ze zich in extreme milieus kunnen handhaven: van uiterst zure en vulkanische, tot de permanent bevroren permafrost. Vanwege deze gehardheid denken veel wetenschappers dat de Archaea de eerste organismen op aarde moeten zijn geweest.

De Archaea zijn de zustergroep van de Eukaryota.

EukaryotenBewerken

Anders dan prokaryoten, hebben eukaryotische organismen (Eukaryota) cellen met een volledige celbouw, dat wil zeggen cellen met een celkern waarin het DNA is verpakt. De cellen van prokaryoten hebben geen celkern: het DNA ligt er vrij in het cytoplasma, en ook andere organellen ontbreken. Eukaryoten hebben, naast een celkern, organellen als het golgicomplex, het endoplasmatisch reticulum, mitochondriën en plastiden.

Dieren (zoogdieren, insecten, kwallen), schimmels, algen en planten zijn eukaryoot. In de meest recente taxonomische onderverdeling bestaan de eukaryoten uit 5 supergroepen die op hun beurt gezamenlijk 11 stammen omvatten.

Virussen en prionenBewerken

Volgens de meeste definities zijn virussen niet levend. Virussen hebben geen eigen metabolisme en kunnen zichzelf ook niet voortplanten. Ze hebben daar een gastheercel voor nodig. Virussen bestaan uit een stukje genetisch materiaal (dit kan RNA óf DNA zijn), omgeven door een eiwitmantel. Dit virusdeeltje komt een gastheercel binnen, valt binnen de cel uiteen, waarbij het virale genetisch materiaal vrijkomt. De gastheercel gaat vervolgens aan de hand van dit genetisch materiaal nieuw virusmateriaal maken. Vervolgens valt de cel uiteen (lysis), waarbij de nieuwe virusdeeltjes vrijkomen en weer volgende cellen infecteren.

Het zogenoemde Mimivirus heeft eigen genetisch materiaal dat codeert voor stofwisselings-eiwitten. In eerste instantie dacht men dan ook dat dit zeer grote virus (groter dan sommige bacteriën!) een kleine bacterie was. Maar ook dit virus heeft geen ribosomen en geen metabolisme. Het heeft ook een gastheercel nodig om voortgeplant te worden. Of een virus als levend beschouwd wordt of niet hangt dus vooral van de gehanteerde definitie af. De grens tussen leven en levenloos (b)lijkt niet helemaal scherp.

Prionen zijn eiwitten die geen eigen erfelijk materiaal bevatten, ze kunnen worden voortgeplant, maar kunnen niet als levensvorm worden beschouwd.

De vijf rijkenBewerken

De indeling van de vijf rijken is een van de oudere indelingen van het leven op Aarde. Deze bij veel mensen ingesleten indeling wordt nog wel gebruikt: de ontwikkelingen in de systematiek van het leven gaan zeer snel. Veel mensen kunnen bijvoorbeeld wel een verschil opnoemen tussen dieren en bacteriën, terwijl de termen Archaea en Eukarya onbekend zijn. Ook is de indeling van de vijf rijken eenvoudig zichtbaar: zo is er met het blote oog duidelijk een verschil te zien tussen planten en dieren. Dit gaat echter niet op voor de 'protisten', een restgroep waarvan sommige bij de schimmels, andere bij de dieren, weer andere bij de planten werden ondergebracht, en nog meer soorten in nieuwe eigen groepen.

 
Salmonellabacteriën

Het rijk der bacteriënBewerken

Er worden tegenwoordig twee prokaryote domeinen onderscheiden, te weten de Bacteria en de Archaea, die in het verleden samen het rijk van de bacteriën vormden. Het gaat om de meest eenvoudig gebouwde levensvormen.

De basiskenmerken van een bacterie zijn als volgt:

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.

 
Een porseleinzwam

Het rijk der schimmelsBewerken

De schimmels (Fungi) vormen een rijk in de supergroep van de Unikonta, naast de Dieren (Animalia) en de Amoebozoa. Schimmels zijn organismen die veelal eencellig zijn, maar meestal in lange schimmeldraden voorkomen. Paddenstoelen zijn de meercellige vruchtlichamen van bepaalde schimmels. Algemene kenmerken van schimmels zijn:

 
Een Nederlandse koe

Het rijk der dierenBewerken

De dieren (Animalia) vormen een rijk in de supergroep van de Unikonta, naast de schimmels (Fungi) en de Amoebozoa. De mens behoort tot het rijk der dieren. Dieren zijn heterotroof: ze kunnen hun voedingsstoffen niet zelf maken en moeten dus ander organisch materiaal opnemen (eten). De algemene kenmerken van dieren zijn:

  • géén celwand
  • een duidelijke celkern (net als de schimmels, planten en protisten)
  • lysosomen (maar geen grote centrale vacuole)
  • veel andere organellen (maar géén bladgroenkorrels of andere plastiden. Elysia chlorotica (een groene zeeslak) en nauwe verwanten zijn voor zover bekend het enige dieren dat aan fotosynthese doen.)
 
Een tuin met enkele plantensoorten

Het rijk der plantenBewerken

De inhoud van de groep planten is in de loop van de tijd sterk veranderd. Het rijk van de Plantae wordt tegenwoordig niet meer erkend. De Archaeplastida of Primoplantae (planten in wijdere zin, dus inclusief groenwieren en kranswieren) vormen een supergroep. Dit kan men als de ruimste omgrenzing van de planten opvatten, maar ook wel zonder de verschillende groepen algen. De Archaeplastida kunnen eencellig 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 celwand met als bouwstof cellulose.
  • Een duidelijke celkern.
  • Meestal een grote vacuole in het midden van de cel.
  • Bladgroenkorrels; hierin vindt de fotosynthese plaats.
  • Veel andere organellen.

De protistenBewerken

Het voormalige rijk van de Protista was een verzameling van eukaryote soorten die niet goed pasten bij de vorige drie rijken. Deze eukaryoten hebben gemeenschappelijk dat ze eencellig zijn, maar verder is het een zeer heterogene groep. Tegenwoordig worden de protisten verdeeld over alle supergroepen.

  • Eencellig.
  • Een duidelijke celkern.
  • Al of niet een celwand.
  • Al of niet een of meer vacuolen.
  • Al of niet bladgroenkorrels.
  • Vaak veel andere organellen.

Oorsprong van het levenBewerken

De vraag naar de oorsprong van het leven kan op verschillende manieren benaderd worden.

Meest recente gemeenschappelijke voorouderBewerken

De evolutietheorie leidt tot de hypothese dat alle levende en uitgestorven organismen een gemeenschappelijke voorouder moeten hebben. De LUCA (Last Universal Common Ancestor) is het hypothetische organisme dat de meest recente voorouder is van alle hedendaagse organismen. Hoewel virussen evolutie vertonen en verwant zijn met levende organismen worden ze niet als leven beschouwd maar wel verwant. In dit licht is LUCA de afkorting voor Last Universal Cellular Ancestor. De universele stamboom van het leven is waarschijnlijk niet universeel zonder de virussen.[2]

AbiogeneseBewerken

Hoewel het moeilijk vast te stellen is hoe oud het leven op Aarde precies is, gaat de wetenschap ervan uit dat het leven ongeveer 3,7 miljard jaar geleden is ontstaan. In de hypothese van de abiogenese wordt verondersteld dat het leven op Aarde ontstaan is uit levenloos materiaal. Dit moet men niet verwarren met de spontane generatie-hypothese. De abiogenese zou miljoenen jaren geduurd hebben. Hierin zouden organische stoffen zich in de oersoep over verloop van vele miljoenen jaren hebben ontwikkeld tot primitieve cellen. Biomoleculen als DNA en RNA spelen een belangrijke rol in de abiogenese.

Een aantal waarnemingen ondersteunt de abiogenese-hypothese, waaronder:

  1. Fosfolipiden vormen spontaan fosfolipide-dubbellagen, de basisstructuur van een celmembraan.
  2. Willekeurige RNA-moleculen kunnen onder bepaalde condities ribozymen produceren, die een enzymatische functie hebben.

Het grootste probleem binnen de hypothese van de abiogenese is dat DNA niet spontaan kan worden gevormd. De synthese van DNA is een complex biologisch proces, dat nooit zonder de hulp van vele eiwitten zou kunnen verlopen. Er wordt daarom verondersteld dat DNA geëvolueerd is uit RNA.

PanspermiaBewerken

De hypothese van panspermia gaat ervan uit dat het leven niet op Aarde ontstaan is, maar meegebracht is door meteorieten of kometen uit de ruimte. Hypothetisch is het mogelijk dat bijvoorbeeld Mars of de maan Europa en de Aarde elkaar in het verleden besmet zouden hebben met leven; dat zou, indien aangetoond, de panspermia-theorie ondersteunen. Bacteriën en met name archaea (zie verder) zijn overlevers bij uitstek. Veel bacteriën zijn taai genoeg om een reis door de ruimte voor vele jaren (in een soort winterslaap) te overleven, en inmiddels zijn er meerdere aardse organismen bekend die in de omstandigheden op Mars zouden kunnen overleven. Maar dan blijft het vooralsnog de vraag waar, wanneer en hoe het leven uit de ruimte ontstaan is.

Filosofie en levensbeschouwingBewerken

De wetenschap (de biologie) onderzocht het leven op empirisch-fysicalistische manier, wat wil zeggen dat slechts onderzocht wordt wat waarneembaar is of waarvoor waarneembaar bewijs bestaat. Metafysische verklaringen van het ontstaan van het leven, zoals die in de tradities van alle godsdiensten voorkomen, zijn niet het terrein van de wetenschap. Naast deze religieuze tradities kan het leven ook op filosofische wijze benaderd worden. Menselijk leven wordt binnen de filosofie veelal gedefinieerd op grond van het geestelijke aspect.

Vrijwel alle religies en filosofische stromingen hebben een eigen kijk op het leven.

ScheppingBewerken

Volgens scheppingsverhalen is het leven ontworpen en gemaakt (geschapen) door een hogere macht. In de abrahamistische traditie (jodendom, christendom en islam) wordt God gezien als schepper van het heelal en het leven. De schepping zou in zes al dan niet symbolische dagen zijn afgerond. De mens werd gemaakt naar Gods beeld en als heerser over de Schepping.

In de oosterse traditie (hindoeïsme, boeddhisme, taoïsme, enz.) wordt leven als eeuwig beschouwd: elk levend wezen is een eeuwig deeltje van het goddelijke. Leven is volgens de oosterse religies niet geschapen, maar is eeuwig onderdeel van de absolute werkelijkheid.

Charles Darwin verklaarde de evolutie van het leven door natuurlijke selectie, waarbij het ingrijpen van een god of andere metafysische verschijnselen geen rol spelen. Metafysische verklaringen, zoals een schepping, hebben na Darwins werk halverwege de 19e eeuw geen plaats meer in de biologische wetenschap en het natuurwetenschappelijk onderwijs. Met name binnen christelijke en islamitische kringen worstelt men sindsdien met de vraag hoe de biologische wetenschap kan worden verenigd met de traditie. De meeste christelijke denominaties sluiten evolutie niet uit. Er zijn ook religieuze groepen die de evolutiebiologie geheel afwijzen. Een scheppingsverhaal in de plaats stellen van wetenschappelijke verklaringen wordt wel creationisme genoemd. Het combineren van religieuze opvattingen en wetenschappelijke verklaringen over het ontstaan en de ontwikkeling van leven wordt theïstisch evolutionisme genoemd.

Zie ookBewerken