Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens · de Duve, C., Der Ursprung des...

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© Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio

Fragen zur Entstehung und den

Grundprozessen des Lebens

www.icbm.de/pmbio

Heribert Cypionka

Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM)

Universität Oldenburg

= Homepage zum Download der Folien!


ZeitDo 18.15 - 19.45

RaumW4 1-162 (Wechloy)

Termine

21.10.28.10.4.11.

11.11.18.11. 25.11.2.12.9.12.

wann und wo

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Themen

• Einführung, Literatur, Wissenschaftstheorie und -kritik

• Erdgeschichte, Lebensgeschichte, Paläontologie, Spuren des Lebens

• Wissenschaftsgeschichte, Urzeugung, Theorien zur primärenBiogenese, Aufbau und Organisation der Zelle

• Energie, Thermodynamik und Nicht-Gleichgewicht, Transport,Stoffwechsel, Katalyse, Information und Entropie, Chiralität

• Evolution, Regulation, rekursive Prozesse, Chaos, Wachstum,Selbstorganisation

• Phylogenie, Archaea, Bacteria, Eukarya, Viren

• Lebensweisen, Gärung und Atmung, Lithotrophie, Photosynthese,"Extremophilie", Leben an heißen Tiefseequellen

• Prinzipien globaler Kreisläufe von C, N, S, Gaia-Theorie, daisy world

Themen


Themen

• Was macht Frauen attraktiv? – streng wissenschaftlich!

• Wie lange wird es noch Menschen auf der Erde geben? – nach Gottmit 90 % Wahrscheinlichkeit!

• Sind Sie eigentlich aus freiem Willen hier?

• Wieso sind Bakterien die am höchsten entwickelten Lebewesen?

• Wieso werden Lotto-Gewinner nicht glücklich?

• Wozu hat ein Maikäfer Flügel? Wieso ist der Frosch grün?

• Wieso macht uns die Wissenschaft dumm?

• Was unterscheidet uns nun tatsächlich vom Affen?

• Wie ist es mit Gott und der Wissenschaft?

• Wie kann man echte Evolution im Computer nachstellen?

etc. • • •

Themen

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BücherBücher

Augros, R, und Stanciu G, Die neue Biologie. Der Umbruch in der Wissenschaft vom Leben - die Wiederentdeckung der Weisheit der Natur, Scherz, 1988Brigg DEG, Crowther PR (Ed.), Palaeobiology. A synthesis, Blackwell, Oxford, 1990Brock TD, Madigan MT, Biology of microorganisms, Prentice-Hall, 2002Cramer, F. Chaos und Ordnung. Die komplexe Struktur des Lebendigen. Insel Taschenbuch, 1993Cypionka, Grundlagen der Mikrobiologie, Springer 2002, 19.95 €de Duve, C., Der Ursprung des Lebens. Präbiotische Evolution und die Entstehung der Zelle.Spektrum Akademischer Vlg, 1994de Duve, C. (1997) Aus Staub geboren. Leben als kosmische Zwangsläufigkeit.(rororo science) Dyson F (1988) Die zwei Ursprünge des Lebens, Rasch und RöhringEigen M, Stufen zum Leben. Die frühe Evolution im Visier der Molekularbiologie, Piper, 1992Erben, HK, Die Entwicklung der Lebewesen, Spielregeln der Evolution, Piper, 1988Fischer EP, Mainzer K (1990) Die Frage nach dem Leben, PiperGanten D, Deichmann T, Spahl T (2003) Leben, Natur, Wissenschaft. Alles, was man wissen muss. Eichborn LexikonHofstadter, D. R. (1985) Gödel, Escher, Bach. Ein endloses geflochtenes BandHölder, H, Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie, Springer, 1989Hohl, R (Ed.), Die Entwicklungsgeschichte der Erde, Dausien, 1985Jacob F (1982) Das Spiel der Möglichkeiten. Von der offenen Geschichte des Lebens, Piper


Bücher (2)

Jassamanow, NA, Geologie: Exkursion zur Erde, Spektrum Verlag, 1991Kämpfe, L, Evolution und Stammesgeschichte der Organismen, UTB, 1992Krueger, FR, Physik und Evolution, Physikalische Ansätze zu einer Einheit der Naturwissenschaften auf evolutiver Grundlage, Paul Parey, 1984Küppers B-O (Ed.), Ordnung aus dem Chaos, Prinzipien der Selbstorganisation und Evolution des Lebens, Piper, 1987Kaplan, RW, Der Ursprung des Lebens, Thieme, 1978Lovelock, JE, Unsere Erde wird überleben. Gaia - eine optimistische Ökologie, Piper, 1979Monod, J, Zufall und Notwendigkeit. Philosophische Fragen der modernen Biologie, Piper, 1971Oparin, AI, Die Entstehung des Lebens, VEB, Verlag der Wissenschaften,1957Rahmann H (1980) Die Entstehung des Lebendigen, Gustav FischerSchopf, JW (Ed.), Earth's earliest biosphere. Its origin and evolution, 1983Schrödinger E (1944) Was ist Leben? Piper Simpson, GC, Leben der Vorzeit, Einführung in die Paläontologie, Enke, 1972Vollmer G (2003) Wieso können wir die Welt erkennen? HirzelWuketits, FM, Grundriß der Evolutionstheorie, Wiss. Buchgesellschaft Darmstadt, 1989

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Grundlagen

www.grundlagen-der-mikrobiologie.de


www.mikrobiologischer-garten.de

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Erkenntnistheorie

?

DIE ZEIT 2.8.96

Cogito ergo sum. (Descartes)


Voraussetzung von Naturwissenschaft:

Es gibt eine reale Welt außer mir.

DIE ZEIT 2.8.96

Erkenntnistheorie

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Evolution

• Lamarck (1744-1829): finalistischeSelbstanpassung (Vererbung erworbenerEigenschaften), Evolution erkannt

Vorstellungen über Evolution

• Mendel (1865): Verteilung von Merkmalen inKreuzungsexperimenten

• heute: Molekular-Darwinismus

(1) Übertragungseinheit der Vererbung: Gen

(2) Einheit der Selektion: Individuum

(3) Einheit der Evolution: Population

• Darwin (1809-1882), 1859: Evolution durch natürliche Selektion aus biol. Überproduktion undbegrenzten Ressourcen


Betrachtungsweisen

Betrachtungsweisen der Evolution

a) historisch = Paläontologie, Beobachtung, Fossilien,Geologie, Erfahrung → das Einzelne

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Paläontologie

Unsere Ahnen rekonstruiert anhand von Fossilien

Geo 10/2001

So lässt sich dieEntstehung des Lebens nicht nachvollziehen.


EvolutionVorstellungen über Evolution 1986

Gen, Mutation,Prokaryoten?

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Betrachtungsweisen

Betrachtungsweisen der Entstehung des Lebens

b) grundlegende Prinzipien, das Allgemeine, Theorie → Aktualismus, Plausibilität (Reproduzierbarkeit?)

Welche Kräfte treiben das Leben? Gesetze? Definition des Lebens?

Musste es sich notwendigerweise so entwickeln, wie es nun ist?

Was können wir darüber wissen, wie die Frage wissenschaftlich angehen?


Phylogenetischer Stammbaum

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Strukturen

Was ist Leben?


Geheimnis des Lebens

1. Beipiel Strand, Wind: Sandburg am nächsten Tag

Energie → Unordnung, Zerstörung von Strukturen,aber auch aber auch: Rippel

2. Beispiel Ein Löffel voll Traubenzucker (C6H12O6), Luft (O2)

a) Feuer

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Wärme

b) Statt Feuer: Wasser, einige mg Mineralsalze, einige Bakterien

Entstehung von CO2, H2O, Wärme, Unordnung aus ≈60 % des Zuckers + ≈40 % Biomasse:Millarden gleiche Zellen, 1000 verschiedene(wohldefinierte) Proteine, Nukleinsäuren, Lipide, ...

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Teleonomie

Teleonomie: Funktion bestimmt die Struktur

1. Beispiel: Kamera und Auge. prinzipiell baugleich, optimiert. Projekt (Monod), Aufgabe, Teleonomie der Kamera (!), des Auges (?)


Vis vitalis?

Gibt es eine vis vitalis (Lebenskraft), die mit physikalisch-chemischen Prozessen nicht zu erklären ist?Ist alles Leben von vornherein durch eine höhere Instanz zielgerichtet angelegt?

• Teleologie, Entelechie prinzipiell unwiderlegbar

• Zufallshypothese prinzipiell unbeweisbar

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wissenschaftliche Methode

2. Beipiel: Wozu hat der Maikäfer Flügel?

“Maikäfer, flieg' !“

“Ein Maikäfer, dem man die Flügel abschneidet, kann nicht mehr hören.“


Funktion

Weshalb ist der Frosch grün?

In der Wissenschaft wird die einfachste Erklärung als die beste angenommen. Die Biologie verläuft über Umwege....

3. Beipiel:

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Genfunktion

Tragen wir alle Rollstuhlgene?

Funktion von Genen


GenfunktionGenom-Analyse

Haben wir mit der Genom-Analyse des Menschen nun alles Wesentliche erforscht?

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Regulation

Regulation ist das Thema der Zukunft.


Regulation

Das einfachste verstandeneregulatorischeSystem...

Bakterielle Chemotaxis

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Lamarckismus

Inzwischen sollten wir Darwin doch auch verstanden haben...

!?!


Lamarckismus

Inzwischen sollten wir Darwin doch auch verstanden haben...

!?!Lineares Denken !!!

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Genetik

Francis Crick († 2004) kommt in den Himmel, trifft Gott und fragt, wie denn die Genetik bei Drosophilafunktioniert.

Gott antwortet: "Nun, wir nehmen ein bisschen hiervon, fügen ein paar Dinge hinzu und ... Eigentlich wissen wir es gar nicht. Aber ich kann dir sagen, wir machen hier Fliegen seit 200 Millionen Jahren, und es gab nie Beschwerden."

(Sydney Brenner, Medizin-Nobelpreisträger 2002)

Wenigstens Gott müsste es doch verstanden haben...


Gott?

Gibt es noch Raum für Gott?

Kurt Gödel (1906 - 1978): Bedeutender Logiker, dessen Ergebnisse von revolutionärer Bedeutung waren. DerGödelsche Unvollständigkeitssatz besagt, dass es keine axiomatisch formulierte Theorie geben kann, die sämtliche Wahrheiten der Arithmetik beschreiben kann (d. h. dass "wahr" und "beweisbar" im Allgemeinen nicht das Gleiche sind).

Aus jedem formal geschlossenen System lassen sich zulässige Fragen formulieren, die nicht innerhalb des Systems beantwortet werden können.

Gute Forschung öffnet Welten, wirft neue Fragen auf.

Gott steht für wissenschaftliche Erklärungsversuche nicht zur Verfügung.

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'undefinierbar'


Ausblick

Coming soon ...

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