Organisme

Een tropische streepvaren. Varens zijn meercellige, plantaardige organismen die voor het eerst verschenen in het Devoon, ongeveer 360 miljoen jaar geleden.

Een organisme of levend wezen is een individueel levend systeem dat zichzelf in stand houdt door middel van biologische processen, zoals een eigen stofwisseling, groei en voortplanting. Voorbeelden van bekende groepen organismen zijn dieren, planten, schimmels, algen, protisten, bacteriën en archaea.

Een organisme is op microscopisch niveau opgebouwd uit cellen: bacteriën zijn bijvoorbeeld eencellig, de meeste planten en dieren meercellig. In iedere levende cel bevindt zich het genetisch materiaal (DNA), waarin vastligt hoe een organisme zich ontwikkelt, eruitziet en functioneert. Virussen worden meestal niet als echte organismen gezien, hoewel zij wel bepaalde kenmerken van leven vertonen.

Bij de meeste levende wezens is duidelijk wat een individueel organisme is, maar er bestaan ook grensgevallen. Bepaalde sociale insecten bijvoorbeeld, zoals mieren en termieten, functioneren als één georganiseerde eenheid, waarbij slechts enkele individuen zich voortplanten en andere gespecialiseerde taken uitvoeren. Sommige biologen stellen dat een organisme niet per se hoeft te worden gedefinieerd door zijn bouw (bijvoorbeeld uit één lichaam of één soort cellen), maar door de mate waarin de onderdelen samenwerken.

Afbakening

Definitie

Verschillende vormen van leven, zoals schimmels, dieren en eencellige protisten. Deze organismen behoren allen tot de evolutionaire supergroep Amorphea.

Een organisme kan omschreven worden als een open systeem van organische materie tot een min of meer stabiel, samenhangend geheel, blijk gevend van de eigenschappen van leven'. Levende wezens houden hun bestaan in stand door middel van biologische processen en functies, zoals stofwisseling, voortplanting en fysiologische regulatie. Hun structuur, werking en ontwikkeling liggen vast in genetische informatie (in de vorm van DNA). De genen worden tot expressie gebracht door zelf-gecodeerde ribosomen.

Een algemeen aanvaarde definitie van het begrip organisme bestaat echter niet. Criteria zoals zelfstandigheid, individualiteit en functionele samenhang worden vaak gebruikt om organismen af te bakenen, maar zijn niet op alle levensvormen goed toepasbaar. Er is zelfs onenigheid over de vraag of de biologie wel een dergelijk concept nodig heeft. In de praktijk worden organismen meestal herkend aan een combinatie van eigenschappen en processen die kenmerkend zijn voor levende systemen.

Zie ook: Definiëring van leven

Organismen kunnen daarnaast vanuit thermodynamisch perspectief worden beschouwd als open systemen die voortdurend energie en materie met hun omgeving uitwisselen. Een levende cel of meercellig organisme is een geordend systeem, in een minder geordende omgeving. Met andere woorden, de lokale entropie is zeer laag. Om de levende staat te kunnen voortzetten is een organisme gedwongen energie uit de omgeving op te nemen en beschikbaar te maken voor het handhaven hiervan (homeostase).

Status van virussen

Een aantal adenovirussen onder de elektronenmicroscoop

Virussen worden doorgaans niet als levende organismen beschouwd, omdat ze niet in staat zijn tot zelfstandige voortplanting, groei en stofwisseling. Hoewel virussen enkele enzymen en moleculen bevatten die ook bij levende organismen voorkomen, hebben ze geen eigen metabolisme. Ze kunnen de organische stoffen waaruit ze bestaan niet zelfstandig aanmaken. In dit opzicht lijken ze op niet-levende materie.

Virussen beschikken wel over eigen genen en vertonen echte evolutie. Dit wordt soms aangevoerd als argument dat virussen als levende organismen zouden moeten worden beschouwd: ze kunnen evolueren en zich door zelfassemblage vermenigvuldigen. Ertegenover staat dat virussen alleen evolueren in de context van een gastheercel (de cel waarin ze zich kunnen repliceren). Zonder gastheercellen zou virale evolutie niet mogelijk zijn.

De ontdekking van reuzenvirussen, zoals het Mimivirus, heeft de discussie over hun status als levende organismen verder aangewakkerd. Deze virussen bevatten genen die opmerkelijk genoeg coderen voor energiestofwisseling en eiwitsynthese. Vermoedelijk zijn de genen in het virusgenoom terechtgekomen via horizontale genoverdracht, dus van cellulaire oorsprong. Feit blijft dat ook deze virussen geen eigen stofwisseling of translatie-apparaat hebben.

Soorten als organismen

De afbakening van een individueel organisme is niet bij alle levensvormen vanzelfsprekend. Bij ongeslachtelijke voortplanting kan één individu zich bijvoorbeeld opsplitsen in delen die vervolgens als afzonderlijke organismen verder leven. Bij sommige slijmzwammen wisselen zelfstandig levende cellen en een gezamenlijk, meercellig stadium elkaar zelfs af binnen een levenscyclus. Zulke gevallen maken duidelijk dat biologische individualiteit niet altijd samenvalt met één blijvend, fysiek afgebakend lichaam.

Ook is de verhouding tussen organisme en soort onderwerp van filosofische discussie. De Amerikaanse wetenschapsfilosoof David Hull en de bioloog Michael Ghiselin stelden voor om soorten niet te beschouwen als verzamelingen van organismen, maar als historische individuen. Een soort bestaat volgens deze opvatting niet uit leden die haar uitsluitend op grond van gedeelde eigenschappen vertegenwoordigen, maar uit organismen die door afstamming met elkaar verbonden zijn en samen één historisch geheel vormen. De verhouding tussen een organisme en zijn soort lijkt daarmee eerder op die tussen een onderdeel en een geheel dan op die tussen een element en een verzameling.

Organismen en organisatieniveaus

Een korstmos bestaat uit een lichaam, gevormd door een schimmel, met een eencellige vertegenwoordiger van een alg of cyanobacterie (groen). De soorten zijn volledig wederzijds afhankelijk, vergelijkbaar met cellen binnen een meercellig organisme.

Organismen kunnen op verschillende niveaus van organisatieniveaus bestaan. Een eencellig organisme, zoals een bacterie of protist, bestaat uit één cel die alle levensfuncties vervult. Een meercellig organisme, zoals een dier, plant of schimmel, bestaat uit vele gespecialiseerde cellen die samenwerken.

Daarnaast bestaan er organismen die uit meerdere individuen zijn opgebouwd. Een kolonievormend organisme, zoals coenobium van algen of sifonoforen (koloniale neteldieren), bestaat uit gespecialiseerde deelorganismen die niet zelfstandig kunnen leven en samen functioneren als één individu. Een superorganisme, zoals een kolonie mieren, termieten of honingbijen, bestaat uit afzonderlijke organismen die zo nauw samenwerken dat de kolonie als één functionele eenheid kan worden beschouwd.

Symbiotische samenwerkingen tussen twee soorten worden soms ook als aparte organismen beschouwd. Een korstmos is een goed voorbeeld van een hechte mutualistische symbiose tussen een schimmel en een cyanobacterie. Korstmossen kunnen groeien in voedselarme omgevingen waar de symbiosepartners niet zelfstandig zouden kunnen overleven.

Samenwerking kan als het belangrijkste kenmerk van een organisme beschouwd worden. Het idee is dat organismen in de evolutie zijn ontstaan doordat kleinere biologische eenheden – eerst genen, daarna cellen en later soms zelfs complete organismen – steeds nauwer gingen samenwerken. Zolang die samenwerking stabiel is en de verschillende onderdelen grotendeels hetzelfde belang hebben, gaan ze zich gedragen als één geheel. De evolutiebiologen David Queller and Joan Strassmann noemen dit principe organismality.

Organismen als samenwerkende eenheden op verschillende organisatieniveaus

Niveau	Voorbeeld	Samenstelling	Samenwerking
Eencellig organisme	Paramecium (pantoffeldiertje)	Eén cel met organellen, bijvoorbeeld trilhaartjes	Cellen kunnen rondbewegen, simpele intercellulaire communicatie.
Zwermende protisten	Dictyostelium	Eencellige amoeben	De amoeben leven meestal zelfstandig, maar kunnen samenkomen en een meercellige slijmzwam vormen.
Meercellig organisme	Vliegenzwam	Cellen die zijn gegroepeerd in structuren met specifieke functies, bijvoorbeeld voor de voortplanting	Cellen zijn gespecialiseerd, hechte ontwikkelingssignalen.
Mutualisme / holobiont	Korstmos	Organismen van verschillende soorten	De schimmel zorgt voor structuur en neemt water en mineralen op; de alg levert glucose via fotosynthese.
Verbonden kolonie	Sifonofoor	Aan elkaar verbonden zooïden: onderscheiden deelorganismen	De verschillende eenheden zijn gespecialiseerd in bepaalde functies
Superorganisme	Mierenkolonie	Individuen die samenleven als één georganiseerde eenheid	De organismen zijn gespecialiseerd in verschillende taken. Veel mieren planten zich niet zelf voort. Communicatie tussen de individuen vindt onder andere plaats via chemische signalen.

Opbouw

De basiseenheid van het leven is de cel, zowel vanuit structureel als vanuit functioneel oogpunt. Organismen kunnen worden ingedeeld in eencelligen en meercelligen afhankelijk van het aantal cellen waaruit een individu is opgebouwd. In meercellige organismen hangen de cellen van elkaar af en bestaat er een taakverdeling tussen de delen van het lichaam.

Doorsnede van een eukaryote cel, waarin verschillende celonderdelen samenwerken.

In meercellige organismen kunnen cellen zich door celdifferentiatie specialiseren in verschillende functies. Gespecialiseerde cellen vormen weefsels, die samen organen en orgaanstelsels kunnen vormen. Zo bezitten dieren bijvoorbeeld zenuw-, spier- en epitheelweefsel, die samen organen zoals de hersenen en het hart vormen. Bij planten zijn bijvoorbeeld vaatweefsel en meristemen gespecialiseerd in transport en groei. Deze onderdelen zijn onderling geïntegreerd en functioneren gezamenlijk ten behoeve van het organisme.

Op cellulair maakt men vaak onderscheid tussen prokaryote of eukaryote organismen. Prokaryote organismen, zoals Escherichia coli, bestaan uit cellen zonder celkern. Eukaryote organismen, zoals Saccharomyces en Arabidopsis, bezitten cellen met een celkern en verschillende gespecialiseerde organellen. Zowel prokaryoten als eukaryoten kunnen eencellig zijn; vrijwel alle bekende meercellige organismen zijn eukaryoot.

Verscheidenheid en classificatie

De moeilijkheid om een organisme precies te definiëren, heeft ook te maken met de grote morfologische diversiteit aan levensvormen. Dit uit zich bijvoorbeeld in sterk uiteenlopende afmetingen. De meeste organismen zijn microscopisch kleine eencelligen. Het grootste organisme qua oppervlakte is de sombere honingzwam (Armillaria ostoyae) in de Amerikaanse staat Oregon, met een ondergronds schimmelnetwerk van bijna 9 vierkante kilometer.

Voorstelling van de fylogenetische stamboom op basis van metagenomica. Verreweg de grootste evolutionaire diversiteit doet zich voor bij bacteriën (bovenste takken).

Indeling en evolutie

De wetenschap die organismen beschrijft, benoemt en classificeert heet taxonomie. Historische indelingen zoals het pionierswerk van Carl Linnaeus of de pogingen van Aristoteles waren gebaseerd op morfologie: organismen hoorden bij elkaar als ze gemeenschappelijke organen of uiterlijke kenmerken vertoonden. Linnaeus rangschikte soorten in een hiërarchie van geslachten, ordes en klassen. Later kwamen daar nieuwe niveaus bij zoals familie tussen geslacht en orde.

Moderne systematiek probeert organismen niet primair te groeperen naar uiterlijke overeenkomst, maar naar gemeenschappelijke afstamming. Vergelijking van ribosomaal RNA en andere genoomkenmerken leidde bijvoorbeeld tot het onderscheid tussen de drie domeinen: Bacteria, Archaea en Eukaryota. De evolutionaire werkelijkheid laat zich echter minder eenvoudig ordenen. Het beeld van één zuiver vertakkende stamboom wordt bemoeilijkt door processen als endosymbiose en horizontale genoverdracht. Daarbij kunnen nieuwe niveaus van biologische samenhang en autonomie ontstaan uit interacties (of samensmeltingen) tussen voorheen afzonderlijke organismen.

Modelorganismen

Slechts een klein deel van de bekende organismen wordt intensief wetenschappelijk onderzocht. Om fundamentele biologische processen te bestuderen maken onderzoekers gebruik van modelorganismen: soorten waarvan de genetica, ontwikkeling, fysiologie of levenscyclus uitvoerig is beschreven. Bekende voorbeelden zijn de bacterie Escherichia coli, biersgist Saccharomyces cerevisiae, de plant zandraket Arabidopsis thaliana, de bananenvlieg Drosophila melanogaster en de huismuis Mus musculus.

Veel biologische processen – zoals de principes van cellulaire signaaloverdracht – zijn tijdens de evolutie sterk geconserveerd gebleven. Daardoor kunnen inzichten die zijn verkregen uit modelorganismen vaak worden toegepast op verwante soorten, en in veel gevallen ook bijdragen aan het begrip van de menselijke biologie.

Referenties

WikiWoordenboek

Zoek organisme op in het WikiWoordenboek.