Das Geheimnis um die erste Zelle (eBook)

Dem Ursprung des Lebens auf der Spur

Ulrich C. Schreiber (Autor)

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2019 | 1. Aufl. 2019
XIX, 249 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
978-3-662-59183-3 (ISBN)

Infos

Eine der größten Fragen der Wissenschaft steht vielleicht in naher Zukunft vor der Aufklärung. 

Wie ist das Leben auf der Erde entstanden? Wo genau liegt der Ursprung? Welche Schritte waren von Nöten? Und wie hängen die komplexen Vorgänge zusammen?

Zahlreiche Modelle wurden bereits beschrieben, die die grundlegenden Schritte für die Bildung organischer Moleküle auf der Erde oder im Weltall erklären. Doch scheiterten diese bisher daran tatsächlich plausible Szenarien für die entscheidenden Stufen der Lebensentwicklung daraus abzuleiten. Bei allen intensiven Überlegungen wurde ein Raum, ein Ort auf der Erde, übersehen, der eine Vielzahl an Möglichkeiten für die Entstehung der ersten Zelle bereithält. Mit einem Schlag scheint dieser Raum viele Probleme auf der Suche nach dem Ursprung des Lebens zu lösen. Es sind wassergefüllte Spalten, sogenannte Bruchzonen, in der kontinentalen Erdkruste, die alle Voraussetzungen für eine komplexe organische Chemie bieten. 

Der Autor nimmt seine Leser mit auf seine ganz persönliche Reise hin zur Antwort auf die vielleicht größte Frage der Biologie. So erklärt er nicht nur, wie die einzelnen Puzzleteile der Entwicklung des Lebens zusammen passen, sondern berichtet über seine persönlichen Erfahrungen in diesem schwierigen Forschungsfeld. 

Dabei zeigt er, dass erste Laborversuche unter realistischen Bedingungen eindrucksvoll eine chemische Evolution bestimmter organischer Moleküle bestätigen. Die Versuche sind an Prozesse angelehnt, wie sie von Beginn an in der tieferen Erdkruste stattgefunden haben. Zum ersten Mal legt der Autor seine Hypothese zur Speicherung genetischer Informationen in Form der RNA der breiten Öffentlichkeit vor. Finden Sie heraus, wie alles begann.

?Ulrich C. Schreiber ist Professor für Geologie an der Universität Duisburg-Essen. Seine Forschungsschwerpunkte der klassischen Geologie wie Vulkanologie, Tektonik und Regionale Geologie verknüpfte er frühzeitig mit ökologischen Fragestellungen. Auf ihn geht die Entdeckung der bevorzugten Standortwahl hügelbauender Waldameisen für CO₂-führende Bruchzonen zurück. Es war die Grundlage für das Forschungsprojekt zur Entstehung des Lebens, das er zusammen mit Chemikern ins Leben rief. Funde von archaischen Quarzen in Australien mit komplexen organischen Verbindungen in Kristalleinschlüssen waren der Start für erfolgreiche Laborversuche. Seine Forschungsergebnisse wurden vielfach international publiziert und in zahlreichen Wissenschaftssendungen aufgegriffen.

Inhalt

Vorwort 7
Danksagung 10
Inhaltsverzeichnis 12
Zusatzmaterial 16
1 Einführung 17
1.1Die Entstehung des Lebens – warum ist die Frage danach für uns so wichtig? 17
1.2Was ist eigentlich Leben? 20
1.3Wer war LUCA? 23
1.4Der Einstieg 26
Literatur 35
2 Globale Voraussetzungen 37
2.1Erste Voraussetzung: Die Planeten und eine Sonne mit System 37
2.2Zweite Voraussetzung: Die Erde – eine Materialsammlung für den Start 40
2.3Dritte Voraussetzung: Das Wasser 46
2.4Vierte Voraussetzung: Eine dauerhafte Atmosphäre 48
2.5Wie ging es weiter? 52
Literatur 60
3 Die engeren Rahmenbedingungen: Die Chemie, die Physik und die physikalische Chemie, ohne sie geht es nicht 62
3.1Die chemischen Ressourcen des Lebens 62
3.2Die Chemie hat ihre eigenen Gesetze 70
3.3Katalysatoren beschleunigen die Reaktion erheblich 72
3.4Verdünnung – keine Reaktion ohne Konzentration 74
3.5Entropie und kein Ende 76
3.6Chiralität – was ist das denn? 80
Literatur 85
4 Wirklich hilfreich: Ein kurzer Abriss zu Abläufen in heutigen biologischen Zellen 86
4.1Das Problem der Eingrenzung 86
4.2Der Informationsspeicher, ohne Nullen und Einsen 94
4.3Wie wird in der Zelle die gespeicherte Information umgesetzt? 100
Literatur 109
5 Die bisherigen Modelle: Das Sichten des großen Nebels 110
5.1Von der Antike bis zur modernen Wissenschaft 111
5.2Die modernen Anfänge 112
5.3Der Versuch von Harold C. Urey und Stanley L. Miller 113
5.4Der Damm war gebrochen 116
5.5„Black Smoker“ – eine Parallelwelt 117
5.6Eine neue Entdeckung – die „White Smoker“ 120
5.7Die Suche ging weiter – warme Tümpel 124
5.8Panspermie – Weltraumsamen 129
5.9Weitere Überlegungen 134
Literatur 135
6 Die RNA-Welt: Der Start mit einem ganz besonderen Molekül? 138
6.1Die RNA, ein Molekül mit Fähigkeiten 138
6.2Probleme der RNA-Welt 143
Literatur 144
7 Das neue Modell: Hydrothermale Systeme der frühen kontinentalen Kruste 146
7.1Die kontinentale Kruste – zerbrechlich und gestört 146
7.2Überkritische Gase – Dampf unter Druck? 157
7.3Es gibt ihn doch: Ein Nachweis aus der Natur 167
7.4Sie sind möglich: Experimente zum Krustenmodell 172
Literatur 181
8 Ein hypothetischer Ansatz: Hydrothermale Systeme der frühen kontinentalen Kruste 182
8.1Die Suche nach dem Weg 182
8.2Phase I – Bildung und Anreicherung 188
8.3Phase II – der Auswahlprozess 195
8.4Phase V (vorgezogen) – ein möglicher Start des Lebens 202
8.5Phase VI – LUCA wird sichtbar 223
8.6Phase III – Anleihen an die RNA-Welt 231
8.7Phase IV – der Lückenschluss 239
8.8Kann es so gewesen sein? 248
Literatur 253
9 Nach LUCA: Wie ging es weiter? 256
9.1Der Siegeszug beginnt 256
9.2Der Kontakt unterschiedlich entwickelter Zellen 259
9.3Und die Viren? 262
Literatur 264

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 8.8.2019
• Zusatzinfo: XIX, 249 S. 45 Abb. in Farbe.
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Sachbuch/Ratgeber ► Natur / Technik ► Naturwissenschaft
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Black Smoker • dauerhafte Atmosphäre • DNA • Entstehung der Erde • Entstehung des Lebens • erste Zelle • Evolution • Hydrothermale Systeme • kontinentale Kruste • Luca • Panspermie • RNA Welt • Theorie zur Entstehung des Lebens • Ursuppe • Warme Tümpel • White Smoker
• ISBN-10: 3-662-59183-9 / 3662591839
• ISBN-13: 978-3-662-59183-3 / 9783662591833