Das Leben und seine Entstehung

Das Leben, so meint man, müsste leicht zu definieren sein: Ein Pferd etwa ist lebendig, ein Felsbrocken nicht. Doch rätseln die Biologen seit Jahrzehnten am Lebensbegriff. Das Hauptkennzeichen aller Organismen ist jedenfalls ihre Fähigkeit der Selbstvermehrung, vorausgesetzt, es stehen ihnen die nötigen Baustoffe zur Verfügung. Wesenszüge des Lebens
Einfachste gebaute Geschöpfe bestehen aus einer einzigen Lebenseinheit, einer Zelle. Kompliziertere Lebewesen pflanzlicher oder tierischer Natur sind aus vielen Hunderten, ja Millionen von Zellen aufgebaut, doch kommt allen Organismen neben der höchst wichtigen Selbstvermehrung noch eine Reihe weiterer Eigenschaften zu, nämlich die Bewegung, die Reaktion auf Veränderungen der Umgebung, das Wachstum und die Fähigkeit, Energiequellen der Umwelt zu nützen, letzteres geschieht durch die Mitwirkung von Enzymen in den Zellen. Obwohl Pflanzen und Tiere durchaus verschieden geartet erscheinen, unterscheiden sie sich grundsätzlich nur durch die Art und Weise, wie sich bei ihnen die elementaren Lebensäußerungen kundtun. So bewegen sich tierische Organismen ganz augenfällig, während Pflanzen sehr komplizierte, aber organisierte Bewegungen innerhalb ihrer Zellen erkennen lassen. Tiere besitzen hochentwickelte Nervensysteme, mit denen sie ihre Umgebung überwachen, Pflanzen sind empfänglich für bestimmte Reize, wie Licht und Schwerkraft. Während Pflanzen die Sonnenenergie zur Synthese organischer Verbindungen nutzen, hängen letztlich alle Tiere von den Pflanzen als Energiequellen ab, sei es, dass sie sich unmittelbar oder auf dem Umweg über Pflanzenfresser von ihnen nähren. Damit das Leben erhalten bleibt, muss ein Gleichgewicht bestehen zwischen der vom Organismus erzeugten und der von ihm z. B. für das Wachstum, die Bewegung oder die Erhaltung der Zelle verbrauchten Energie. In einem pflanzlichen oder tierischen Lebewesen steht jedes En System für den Ausbau neuer Körpermoleküle im Gleichgewicht mit anderen Systemen, die Energie durch Abbau von Molekülen freisetzen. Die Gesamtsumme dieser Systeme ergibt den Stoffwechsel des betreffenden Organismus. Trotz ihrer ungeheuren Mannigfaltigkeit hinsichtlich ihrer äußeren Gestalt wie ihres Aufbaus sind alle Lebewesen aus denselben molekularen Bausteinen geschaffen: aus Eiweißkörpern, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren und Fetten. Nukleinsäuren sind Träger der Erbinformationen, die von den Eltern auf die Nachkommen übergehen, Eiweißkörper bauen die Zellstrukturen auf, wirken aber auch als Katalysatoren auf die zahllosen chemischen Reaktionen ein, die den Organismus am Leben erhalten, Kohlenhydrate und Fette sind Energiequellen sowie Baustoffe für alle Lebewesen. Ursprung des Lebens
Um den Ursprung des Lebens zu ergründen, muss man zunächst herausfinden, wie sich die chemische Evolution vollzog. Als die Erde im Zuge kosmischer Geschehnisse entstanden war, gab es auf ihr kein Leben. In ihrer giftigen Atmosphäre und bei ihrer heißen Temperatur konnten keine Organismen existieren. Ehe sich auf der langsam abkühlenden Erde Leben entfalten konnte, musste sich ein wesentlicher erster Schritt vollziehen: die Evolution lebenswichtiger chemischer Verbindungen. Serien zufallsbedingter Ereignisse leiteten diesen Prozess ein, durch den sich eine lebensfeindliche, aus Wasserstoff, Methan, Ammoniak und Wasserdampf bestehende Atmosphäre zu einem lebensfreundlichen Milieu aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff entwickelte. Die Bildung von Kohlenhydraten, Eiweißstoffen, Nukleinsäuren und Fetten ist wohl als das Ergebnis besonders günstiger chemischer Bedingungen auf der Ur Erde zu verstehen. Sicherlich erschienen diese Stoffe nicht schon in vorgebildeter Form, aber man hat Beweise dafür, dass die Uratmosphäre alle Bestandteile jener komplexen Verbindungen enthielt, die schließlich das Leben ermöglichten. Es ist der Forschung gelungen, im Laboratorium die Bedingungen nachzuvollziehen, welche einst auf der Erde geherrscht haben sollen. Das erste Experiment in dieser Richtung wurde 1953 von Stanley Miller (geb. 1930) und Harold Urey (geb. 1893) an der Universität Chicago durchgeführt. Sie schickten eine Woche lang elektrische Funken durch eine primitive Atmosphäre. Als sie die Stoffe, die sich dabei gebildet hatten, analysierten, fanden sie eine Reihe für die Entstehung des Lebenswichtiger Moleküle, u. a. vier Aminosäuren, die weitverbreitet in Proteinen vorkommen, mehrere Fettsäuren sowie Harnstoff. Seither wurden Vertreter aller Gruppen lebensbezogener Stoffe synthetisiert, unter denselben rauen Bedingungen, wie sie einst geherrscht haben mussten. Die auf der sich abkühlenden Erde möglichen chemischen Synthesen waren abhängig von natürlicher Energie wie der UV-Strahlung und der Sonnenwärme, der Hitze der Vulkane, dem Blitzstrahl der Gewitter, der Radioaktivität sowie vom Meteoriten fall. Die Ursuppe
Millionen Jahre lang erfolgte so ein allmählicher Aufbau von Fetten, Zuckern, Aminosäuren und Nukleinsäure Bestandteilen, die zusammen eine »Ursuppe« ergaben. Damit allerdings Leben beginnen konnte, mussten diese Substanzen weiter miteinander kombiniert und verschmolzen werden. Das Kernstück der chemischen Evolution des Lebens war die Erzeugung von Nukleinsäuren, denen die Fähigkeit der Selbstvermehrung eigen ist. Ohne diese Replikation könnte sich Leben weder erhalten noch fortpflanzen. Die Erde ist in ständiger Wandlung begriffen. Besonders deutlich wird dies an Pflanzen und Tieren, wo immer sie leben: vom Hochgebirge bis in die Tiefen der Meere. Die Geschichte des Lebens von den »Anfängen an bezeichnen wir als Evolution. Die Anfänge
Wenn es auch schwer möglich ist, die Spuren des Lebens bis zu den Anfängen zurückzuverfolgen, so ist jedenfalls sicher, dass die ersten Lebewesen im Meer entstanden sind. Sie ernährten sich von den organischen Molekülen aus ihrer Umgebung, bauten sie ab und gewannen so die nötige Energie ohne Mitwirkung von Sauerstoff. Vielleicht eine Milliarde Jahre nach dem Beginn des Lebens entwickelten einige Lebewesen das überaus wichtige Blattgrün (Chlorophyll) und konnten damit aus Kohlendioxid und Wasser unter Ausnützung der. Energie des Sonnenlichts Nährstoffe herstellen. So bildeten sich die ersten Pflanzen, die »Primärproduzenten« oder »Primärspeicherer«, welche die Sonnenenergie chemisch binden konnten. Von ihnen hängen alle nachfolgenden Lebewesen bis heute in ihrer Existenz ab. Dass diese Evolution stattfand, wird durch eine Fülle von Beweisen untermauert. Ein unwiderlegbarer Beweis sind z. B. die Fossil-Funde. Nicht Fossilien an sich stellen den Beweis dar, sondern dass man sie in aufeinanderfolgenden geologischen Schichten findet und dass man daher ihre Entwicklungsgeschichte verfolgen kann. Weitere Beweise für die Evolution erhält man beim Studium noch lebender Pflanzen und Tiere. Vergleicht man die vorderen Extremitäten von Wirbeltieren miteinander, dann gibt es keine Zweifel, dass z. B. die Hand des Menschen und die Brustflosse der Fische denselben Grundbauplan haben. Zwar sind Flosse und Hand je an besondere Lebensverhältnisse angepasst, aber der gleiche Bauplan weist auf gemeinsame Vorfahren hin. Embryologie und Verhaltenslehre liefern ähnliche Beweise. Auch durch die Biochemie wird die Abstammungslehre belegt, indem sie Gemeinsamkeiten im Aufbau von Bluteiweißen und von vielen anderen Stoffen bei den verschiedensten Lebewesen aufzeigt. Bis ins 19. Jahrhundert wurde nicht erkannt, dass Tiere und Pflanzen sich ungünstigen Lebensverhältnissen anpassen können und dass dies zu einer schrittweisen Entwicklung führte Versteinerungen bieten hierfür zweifelsfreie Beweise. Nicht dass frühere Wissenschaftler und Philosophen sich mit dieser Frage zu wenig oder gar nicht beschäftigt hätten: Der französische Philosoph Montesquieu (1689-1755) war einer der ersten, der die Idee vertrat, dass »am Anfang nur sehr wenige Arten vorhanden waren, die sich dann vervielfacht haben«. Die Anpassungsfähigkeit der auf Java soeben erst entdeckten Lemuren (Halbaffen) ließ diese Vermutung in ihm entstehen. Entwicklung durch natürliche Auslese
Der französische Naturforscher Georges Buffon (1707-88) nahm als erster Wissenschaftler an, dass Affe und Mensch gemeinsame Vorfahren haben. Er zog sich damit wie Charles Darwin (1809-82) den Spott seiner Fachkollegen zu. Es waren jedoch Darwin und daneben Alfred Rüssel Wallace (1823-1913), die 1858 erstmals die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung durch natürliche Auslese lenkten und mit dieser Theorie die gesamte wissenschaftliche Welt überzeugten. Die natürliche Auslese ist Die Entwicklung des Lebens
Ein erstaunlich einfacher Vorgang: Erfolgreiche Organismen überleben, während nicht erfolgreiche ausgeschieden werden. Die immer neue Vermischung des Erbmaterials durch die Eltern und die stete Veränderung desselben durch Erbänderungen (Mutationen) gewährleisten, dass alle Individuen einer Art ständig kleinen, aber wichtigen Veränderungen unterliegen. Im Kampf ums Dasein überleben dabei die besser Angepassten. Die Arten und ihre Einteilung
Der Entwicklungsprozess durch natürliche Auslese verläuft langsam. Tiere und Pflanzen haben sich in den Jahrtausenden nur dann verändert, wenn sie sich veränderten Lebensbedingungen angleichen mussten. Für Arten, die an die Außenbedingungen gut angepasst sind, bedeuten die meisten Mutationen einen Nachteil, der oft zum Tod der Betroffenen führt, bevor sie zur Fortpflanzung gelangen. Dagegen sind Mutationen bei sich verändernden Lebensbedingungen notwendig für das Überleben der Art. Die Grundeinheit, an der sich die Evolution vollzieht, ist die Art: Nur Tiere und Pflanzen derselben Art können sich befruchten und Nachkommen erzeugen. Das können entfernter verwandte Lebewesen nicht. Namensgebung und Einordnung der Arten in ein System erfolgen nicht nur, um diese leichter bestimmen zu können, sondern auch, um die Zusammenhänge ihrer Abstammung zu kennzeichnen. Nahe verwandte Arten fasst man in Gattungen zusammen. Der wissenschaftliche Name einer Art besteht aus zwei Teilen: Der erste, großgeschriebene Teil bezeichnet die Gattung, der zweite die Art. So gehören Katzen in die Gattung Felis, von der es viele Arten gibt, z. B. heißt der Ozelot fachsprachlich Felis pardalis, die Wildkatze Felis sylvestris. Verwandte Gattungen werden in Familien und diese wiederum in Ordnungen zusammengefasst. Verwandte Ordnungen sind Mitglieder derselben Klasse. Die Klassen schließlich bilden die umfassendste Einheit, den Stamm. Der schon erwähnte Ozelot gehört zur Familie Katzen, zur Ordnung Raubtiere, zur Klasse Säugetiere und zum Stamm Wirbeltiere. Dies sagt viel über seine Entwicklung und seine verwandtschaftliche Zugehörigkeit aus. Versteinerungen bestätigen zudem diese Zusammenhänge.

Forum (Kommentare)

Info 18.12.2017 00:09
Noch keine Kommentare zu diesem Artikel vorhanden.