Leven is een natuurlijk proces dat plaatsvindt in complexe en georganiseerde dynamische systemen, zogeheten organismen. Levende organismen houden hun eigen bestaan in stand via biologische processen, zoals interne regulatie, stofwisseling en voortplanting. Bekende levensvormen zijn planten, dieren, schimmels, algen en bacteriën. De wetenschap die zich bezighoudt met levende wezens en levensverschijnselen, heet biologie.

Er bestaan veel definities van het begrip 'leven', maar er is geen sluitende omschrijving die het onderscheid tussen de levende natuur en de overige werkelijkheid scherp aangeeft. Daarom beschrijft de moderne biologie leven meestal aan de hand van kenmerken die levende systemen vertonen, zoals het handhaven van een stabiel inwendig milieu, stof- en energiewisseling met de omgeving, groei en ontwikkeling, aanpassing aan het milieu, en reactie op stimuli.

Levende wezens hebben zich de loop van de evolutie op Aarde ontwikkeld en gediversifieerd. De mens heeft geprobeerd deze diversiteit onder te brengen in taxonomische indelingen. In het verleden gebeurde dit in de eerste plaats door de kenmerken van soorten te vergelijken. Met de opkomst van de moleculaire biologie kon men ook aan de hand van genetische informatie verwantschappen tussen organismen vaststellen, en inschatten wanneer de verschillende verwantschapslijnen uit elkaar zijn gegaan.

Organismen zijn opgebouwd uit biochemische moleculen. Nucleïnezuren als DNA en RNA vormen in alle organismen de basis van erfelijkheid; deze moleculen dragen de instructies voor de aanmaak van eiwitten die op hun beurt ten grondslag liggen aan alle celprocessen. Volgens de huidige inzichten is het leven minstens 3,5 miljard jaar geleden ontstaan. Hoewel er geen sterke aanwijzingen zijn voor het bestaan van buitenaards leven, is het een actief onderwerp van wetenschappelijk onderzoek.

Definiëring Het formuleren van een sluitende definitie van leven is zowel in de wetenschap als de filosofie een moeilijk vraagstuk. Deze moeilijkheid komt ten dele voort uit het feit dat leven geen substantie is, maar een proces – een dynamische staat van zijn. Van een formele definitie wordt verwacht dat deze het onderscheid tussen de levende natuur en de overige werkelijkheid kan benoemen. Noch de natuurwetenschappen, noch de geesteswetenschappen (waaronder de filosofie) zijn echter in staat een bevredigende definitie te bieden waarmee dat wezenlijke onderscheid wordt aangegeven. (2017). Lexicon van de Ethiek. Leven – betekenis en definitie, geraadpleegd op 1 december 2020. Gearchiveerd op 28 juni 2021. Buiten de wetenschap en filosofie is 'leven' wel in juridische zin gespecificeerd, in het bijzonder om concepten als dood of ongeboren te omlijnen.

Biologie Binnen de biologie zijn de meeste definities van leven beschrijvend van aard. Leven kan in algemene termen omgeschreven worden als een 'organiserend systeem dat zijn bestaan in een gegeven omgeving behoudt en bevordert'.Dit houdt in dat een levend wezen zowel zijn eigen overleving als zijn voortplanting (het voorbestaan van zijn populatie of soort) waarborgt. De onderliggende processen die een organisme in leven houden (bijvoorbeeld de omzetting van organische verbindingen), zijn niet intrinsiek anders dan de processen die men aantreft in levenloze natuur. Met andere woorden: er bestaat niet een enkele karakteristieke eigenschap die zowel intrinsiek als uniek is voor leven. Om deze reden wordt er naar criteria gezocht die beschrijven wat een organisme doet en hoe het zich in leven houdt.

Tot de klassieke levensverschijnselen behoren zeven kenmerken: Homeostase: het vermogen van een organisme om het interne milieu constant te houden. Organisatie en structuur: een organisme is opgebouwd uit een of meer cellen. Er is vaak een verband tussen vorm (morfologie, anatomie) en functie (fysiologie). Stofwisseling: de constante energiewisseling met de omgeving. Energierijke organische stoffen worden afgebroken (katabolisme) of omgezet in nieuw organisch materiaal zoals celcomponenten (anabolisme). Groei en ontwikkeling: het proces van toename van grootte en complexiteit. Aanpassing aan de omgeving: organismen die hun lichaam of gedrag beter hebben aangepast aan de omgeving, zijn in staat te overleven of voor nageslacht te zorgen. Dit principe is fundamenteel voor de evolutie van populaties. Prikkelbaarheid: het vermogen te reageren op stimuli, op veranderingen in het uitwendige of inwendige milieu. Voortplanting: een organisme produceert nakomelingen met geërfde eigenschappen en zorgt daarmee voor het voortbestaan van de soort.

Natuurkunde Vanuit een natuurkundig perspectief zijn levende wezens te beschouwen als thermodynamische systemen. De levende cel, het organisme en de biosfeer zijn alle drie open systemen die energie en materie uitwisselen met hun omgeving. Leven kan in natuurkundige zin gedefinieerd worden door te kijken naar de lokale entropie. Ieder levend wezen handhaaft een lage entropie: er is sprake van een hoge mate van ordening in een minder geordende omgeving. Handhaving van deze geordende toestand is enkel mogelijk door middel van een constante aanvoer van energie. Een deel van de energieoverdrachten behorend bij het metabolisme moet voortdurend worden aangewend om een overgang naar hogere entropie te voorkomen.

Andere definities binnen de natuurkunde zijn gebaseerd op criteria uit de systeemtheorie. Een systeemtheoretisch kenmerk van leven is dat levende wezens zelforganiserend en autopoëtisch (zelfproducerend) zijn. Dit houdt in dat organismen op microniveau hun eigen componenten kunnen aanmaken. Variaties op deze definitie zijn onder meer multi-agentsystemen die zichzelf in stand houden of zichzelf reproduceren, of systemen die ten minste één thermodynamisch kringproces doorlopen.

Systeemtheorie Een levend systeem houdt zich in stand via interacties met de omgeving. De systeemtheorie definieert de levende cel als een zelfstandige eenheid die berust op vier hoekstenen: energie, stofwisseling, informatie en vorm. Het systeem kan zijn stofwisseling en energievoorziening reguleren en sturen en bevat minimaal één subsysteem dat als informatiedrager fungeert: het genetisch materiaal. Met behulp van kwantititieve modellering kunnen de stromen van energie en materie worden berekend en voorspeld. Dergelijke modellen zijn onderdeel van de systeembiologie en zijn volgens sommige wetenschappers een betere manier om het leven te verklaren dan reductionistische modellen.

Virussen thumb|230px|Een aantal adenovirussen onder de elektronenmicroscoop Er is geen consensus over de vraag of virussen beschouwd moeten worden als levende organismen. Een virus is een uiterst klein (submicroscopisch) deeltje, opgebouwd uit wat genetisch materiaal, en meestal omgeven door een eiwitmantel. Ze bezitten verschillende eigenschappen die doen denken aan volwaardig leven: virussen hebben genen, vertonen evolutie en kunnen via replicatie vermenigvuldigd worden. Ertegenover staat dat virussen geen eigen metabolisme hebben en bovendien de cellen van andere organismen nodig hebben om zich te repliceren.

Bestudering van virussen heeft licht geworpen op onderzoek naar de oorsprong van het leven. De manier waarop virusdeeltjes zichzelf binnen een gastheercel assembleren tot een nieuw virus is een aanwijzing voor de gedachte dat het leven zou kunnen zijn begonnen als zelfassemblerende organische moleculen.

Conceptsgeschiedenis Materialisme

De oudste theorieën die het leven als natuurlijk verschijnsel beschreven en verklaarden zijn terug te voeren op de presocratische filosofie. Deze theorieën waren voornamelijk materialistisch van aard: ze stelden dat levende wezens in essentie een complexe vorm of ordening van materie zijn. De filosoof Empedocles () voerde aan dat alles in het universum uit een combinatie van vier eeuwige "elementen" of "wortels van alles" bestaat: aarde, water, lucht en vuur. Elke verandering wordt verklaard door de herschikking van deze vier elementen.

Democritus (460 v.Chr.) ging uit van het principe dat een ziel (psyche) kenmerkend is voor leven. De ziel was volgens hem niet geheel onstoffelijk: ze was opgebouwd uit 'vurige' atomen. In zijn filosofie nam hij vuur als uitgangspunt, onder meer vanwege het schijnbare verband tussen leven en warmte, en omdat vuur groeit en beweegt. Democritus beschouwde alle levensverschijnselen, zelfs het denken, als een natuurlijk gevolg van de fysieke bewegingen van atomen.

Het materialisme kreeg een wederopleving dankzij de Franse filosoof René Descartes, die stelde dat dieren en mensen complexe assemblages waren van onderdelen die samen als een machine functioneerden. De celtheorie uit 1839 wakkerde deze visie verder aan. De evolutietheorie van Charles Darwin (1859) werd een mechanistische verklaring voor het ontstaan van soorten door middel van natuurlijke selectie.

Spontane generatie

Generatio spontanea is de overtuiging dat levende organismen zich spontaan uit levenloze materie kunnen vormen. Deze overtuiging was gebaseerd op de waarneming dat vlooien ontstonden uit stof, bijen uit leeuwenkarkassen en muizen uit haverkorrels.

Spontane generatie werd voor het eerst voorgesteld door Aristoteles, die het werk van vroegere natuurfilosofen samenbracht en verder uitbreidde. Hij beweerde te zien dat insecten en zelfs kikkers spontaan uit modder en afval konden ontstaan. Voor bijna twee millennia bleef dit idee onder geleerden in zwang. Francesco Redi bewees in de 17e eeuw met zijn experimenten met rottend vlees dat vliegjes niet uit het niets ontstaan, maar uit eitjes voortkomen. Spontane generatie werd definitief weerlegd door de experimenten van Louis Pasteur in 1859.

Vitalisme

Vitalisme is de filosofie dat le­vens­ver­schijn­se­len ge­stuurd wor­den door 'krach­ten' die in­he­rent zijn aan het le­ven. Het vitalisme vond zijn oorsprong in de 17e eeuw en bleef populair tot het midden van de 19e eeuw. Verschillende filosofen waaronder Henri Bergson, Friedrich Nietzsche en Wilhelm Dilthey, anatomen als Xavier Bichat en chemici als Justus von Liebig hingen het vitalisme in meer of mindere mate aan. Vitalisme impliceerde het idee dat er een fundamenteel verschil was tussen organische en anorganische materie; organisch materiaal kon uitsluitend afkomstig zijn van levende wezens. Friedrich Wöhler, die door middel van een kunstmatig proces ureum uit anorganische materialen synthetiseerde, bewees dat deze aanname onjuist was.

In de jaren 1850 toonde Hermann von Helmholtz aan dat er bij spierbewegingen geen energie verloren gaat. Hij maakte daarmee duidelijk dat er dus geen "vitale krachten" nodig zijn om dit energieverlies aan te vullen. Na zijn ontdekking nam de wetenschappelijke interesse in vitalistische theorieën af. De doctrine bleef nog wel aanhang vinden in enkele pseudowetenschappelijke theorieën zoals homeopathie, waarin ziekten en aandoeningen beschouwd worden als verstoringen in een hypothetische vitale kracht of levenskracht.

Ontwikkeling Het eerste leven

De Aarde is ongeveer 4,54 miljard jaar oud. Leven op Aarde bestaat al minstens 3,5 miljard jaar, met de oudste fysieke sporen van leven die teruggaan tot 3,7 miljard jaar geleden. Schattingen op basis van moleculaire gegevens plaatsen het ontstaan van leven rond 4,0 miljard jaar geleden. Hypothesen omtrent het ontstaan van het leven stellen dat uit eenvoudige organische moleculen een simpel zelfreplicerend deeltje of systeem kon ontstaan, dat zich uiteindelijk doorontwikkelde tot een universele gemeenschappelijke voorouder. In 2016 werd een set van 355 genen geïdentificeerd die vermoedelijk in deze voorouder aanwezig waren.