(4) Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens

(1)

Fragen zur Entstehung und den

Grundprozessen des Lebens

www.icbm.de/pmbio

(4)

Theorien zur primären Biogenese Was macht Frauen attraktiv?

Lamarck 2002

Nachtrag

(2)

Zweites Schwarzes Loch in der Milchstraße entdeckt

Ein französisch-amerikanisches Forscherteam hat in der Milchstraße Hinweise auf ein zweites Schwarzes Loch entdeckt.

Es ist zweitausendmal leichter als Sagittarius A*, das bisher bekannte erste Schwarze Loch, um das unsere Milchstraße kreist. Das Himmelsobjekt mit dem Namen IRS 13E ist offenbar das Zentrum einer Gruppe von sieben Sternen, berichtet der Online-Dienst der Fachzeitschrift Nature.

Jean-Pierre Maillard vom Institut für Astrophysik in Paris hatte mit Kollegen einen sehr hellen Fleck namens IRS 13 im Zentrum der Milchstraße, unserer Heimatgalaxie, genauer untersucht. Von diesem glaubten Astronomen bisher, es würde sich dabei um ein einzelnes Objekt handeln. Infrarotmessungen des Gemini-Observatoriums in Hawaii zeigten aber, dass es sich um einen rotierenden Cluster aus sieben Sternen handelt. Mithilfe weiterer Daten der Weltraumteleskope Hubble und Chandra berechneten die Wissenschaftler aus der einheitlichen Bewegung der Sterne, dass sie offenbar um ein mittelschweres Schwarzes Loch kreisen.

Es wiegt das 1300fache der Sonne und bewegt sich spiralförmig mit 280 Kilometern pro Sekunde auf seinen gewaltigen Verwandten Sagittarius A* zu. Wissenschaftler hatten bereits beobachtet, dass IRS 13 starke Röntgenstrahlen aussendet – ein verräterischer Hinweis auf ein Schwarzes Loch. Da ist in der Galaxie mehrere weitere Quellen gibt, die

Röntgenstrahlen aussenden, verstecken sich dahinter möglicherweise weitere kleine Schwarze Löcher. Diese Theorie ist bisher aber nicht bewiesen.

Erst vor drei Jahren hatten Forscher bestätigt, dass sich im Zentrum unserer Galaxie das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A* befindet. Es ist 2,6 Millionen Mal schwerer als die Sonne. Schwarze Löcher lassen sich nur indirekt beobachten, etwa anhand der Umlaufbahn von Sternen. Ihren Namen haben sie aufgrund ihrer gewaltigen Anziehungskraft: Sie ist so stark, dass sogar Licht geschluckt wird.

Die Originalveröffentlichung der Forscher um Jean-Pierre Maillard ist im Fachjournal Astronomy & Astrophysics (DOI:

10.1051/0004-6361:20034147) erschienen.

ddp/bdw – Barbara Witthuhn

Homunculus

Ist die Reproduzierbarkeit der Entstehung

des Lebens erstrebenswert?

(3)

Homunculus

Der 'Fortschritt' ist nicht aufzuhalten...

2002 ist Dolly verfrüht sehr altersschwach...

2003 †

Das Leben kommt auf alle Fälle

aus einer Zelle,

doch manchmal endet's auch in einer solchen - bei Strolchen.

Heinz Erhardt

Das Leben

(4)

Theorien zur Entstehung des Lebens

Das Leben

Ursuppe

Darwin: "little warm pond"

Oparin 1924 bzw. Haldane 1929 (≈60 Jahre nach Darwin und Pasteur)

Apparat von Miller und Urey, 1953

Chemische Evolution:

Energie (Blitze, Wärme, UV- Strahlung ...)

H₂, CO₂, CH₄, NH₃, H₂O

→Teer, div. organischeVerb., Aminosäuren, wenige

Nukleotide (Adenin), Fettsäuren, Porphyrine, Nicotinamid Polymere: Polyaminsäuren (Peptidbindungen) durch Erhitzen trockener Aminosäuren ("Proteinoide")

"lange Zeit günstige

Bedingungen für die Entstehung von Leben"

=> HeterotropherStoffwechsel (Leben mit organischen Verbindungen als Energie und

Kohlenstoffquellen)

(5)

• Heutige Annahme: Atmosphäre nur schwach reduzierend: H

₂

flüchtig, CH

₄

und NH

₃

reagieren unter UV, sehr verdünnte Suppe

• Coazervate (flüssige Ausfällung, Oparin): Bildung von sphärischen Individuen, in denen Stoffwechsel und Wachstum, evtl. sogar Teilung ablaufen können

Ursuppe

• Ursuppe: chemische Basis der Zelle

• Organisch bedeutet nicht 'auf biotischem Wege gebildet'

Begriff irreführend!

• Galaxien-Typ, Zeit

• Physikalische Randbedingungen

Galaxien

Wo und wie entstand das Leben?

(0)

(6)

• ^Tümpel

• Kugelform der Zelle

Tümpel

Wo und wie entstand das Leben?

(1)

Leben aus radioaktiven Quellen

Martell EA (1992) Radionuclide-induced evolution of DNA and the origin of life. J Mol Evol 35:346-355

• Artesische Grundwasser-Quellen mit >10⁴Bq l^-1(²²²Radon), pH 5-8, 25 - 50°C, lange stabil, Entstehung org. Monomere,

• Strahlungsresistenzals Basis der Selektion: Degeneration des genetischen Codes (Deinococcus radiodurans überlebt 6 * 10⁶rad)

• Erklärung der Chiralitätorg. Moleküle aus

γ

-Strahlung!?

Radioaktivität

• Warme Quellen

• Radioaktivität liefert Energie für das Leben

Wo und wie entstand das Leben?

(2)

(7)

Hitze

• Meeresgrund

• ^Hitze,

Molekülketten

Wo und wie entstand das Leben?

(3)

Leben aus Tröpfchen

Woese CR (1979) A proposal concerning the origin of life on the planet Earth.

J Mol Evol 13:95-101

• Erdoberfläche >100°C, trocken, Wolken, Staubstürme, starke Verwirbelung ("Reflux-Säulen"), Salzwasserwolken, Tröpfchen akkumulieren innen Salz und polare Verbindungen, und an der Oberfläche lipophile Verbindungen, (UV-)Strahlung als Energie

=> Phototropher Stoffwechsel

?

• Hydrolyse von Makromolekülen durch UV-Bestrahlung

• Lebensdauer eines Tröpfchens

• Indivdualität

• Sterilisation an der Erdoberfläche (Pyrolyse)

Tröpfchen

• ^Wolken

• Lichtenergie

Wo und wie entstand das Leben?

(4)

(8)

Leben von der Oberflächen von Mineralen

Cairns-Smith AG (1985) Seven clues to the origin of life.

Cambridge University Press

Tonpartikel absorbieren selektiv organische Substanz Wächtershäuser G (1988) Before enzymes and templates:

Theory of surface metabolism. Microbiol Rev 52:452-484

Minerale

• Oberflächen

• ^Katalyse

Wo und wie entstand das Leben?

(5)

Zweidimensionale anionische organische Monolayer gebunden an positiv geladene Oberflächen (z.B. Pyritoder Eisensulfid) niedrige Konzentrationen organischer Stoffe chemoautotrophes Wachstumüber freie Oberflächen, Selektion von polyanionischen Stoffen, Reproduktion durch autokatalytische Bildung von Coenzymen

"Laminar-Organismen"

zweites Stadium: semizelluläre Wesen durch Lipidschicht, die innen organische

Verbindungen anreichert, danach Entwicklung von membrangebundenen

Elektronentransport-Systemen, Elektronentransport, Photosynthese erst in einem dritten Stadium, wird die Pyritoberfläche nicht mehr gebraucht (auch der genetische Apparat entsteht an Oberflächen, sogar auch die Chiralität organischer Moleküle)

Pyrit

• Chemische Energie

(9)

RNA world

Was war zuerst da, die Henne oder das Ei?

RNA ist Träger

genetischer Information und weist katalytische Fähigkeiten auf

• Funktion, Katalyse und Informationsverarbeitung (Hypercyclus demnächst...)

Attraktivität

Was macht Frauen attraktiv?

Was Frauen intelligent macht, ist

offenbar leicht zu erklären!

(10)

(1)

• ^Größe

Was macht Frauen attraktiv?

Attraktivität

(2)

• Proportion Gewicht zu Größe

Was macht Frauen attraktiv?

Attraktivität

(11)

(3)

• ^{Der Duft}

Das ewig Weibliche zieht uns hinan...

Was macht Frauen attraktiv?

Attraktivität

(4)

• Alkohol im Kopf des Betrachters Ich trinke, also bin ich.

Was macht Frauen attraktiv?

Attraktivität

(12)

(5)

• Die schönste Frau

existiert ohnehin nur virtuell.

Sind nicht alle nur in meinen Vorstellungen existent?

Was macht Frauen attraktiv?

Attraktivität

Und der Traumprinz?

Traumprinz

Die Frauen

scheinen

zufrieden :-))

(13)

Wir neigen einfachen Erklärungen zu.

Wir wollen simplifizieren.

Newton: Nature is pleased with simplicity.

Die Physiker suchen nach der Weltformel.

(14)

Intelligenztest

Ergänzen Sie die Zahlenreihe 3, 4, 6, 9, ...

4

²

- 3

²

- 1 = 6 6

²

- 4

²

- 11 = 9 9

²

- 6

²

- 21 = 24 24

²

- 9

²

- 31 = 464 464

²

- 24

²

- 41 = 214 679 3 + 1 = 4

4 + 2 = 6 6 + 3 = 9 9 + 4 = 13 13 + 5 = 18

Die einfachere Erklärung gilt als die bessere.

Einfache Erklärungen

(4) Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens

Fragen zur Entstehung und den

Grundprozessen des Lebens

www.icbm.de/pmbio

(4)

Theorien zur primären Biogenese Was macht Frauen attraktiv?

Nachtrag

Ist die Reproduzierbarkeit der Entstehung

des Lebens erstrebenswert?

Der 'Fortschritt' ist nicht aufzuhalten...

2002 ist Dolly verfrüht sehr altersschwach...

2003 †

Das Leben kommt auf alle Fälle

aus einer Zelle,

doch manchmal endet's auch in einer solchen - bei Strolchen.

Theorien zur Entstehung des Lebens

Ursuppe

Darwin: "little warm pond"

Oparin 1924 bzw. Haldane 1929 (≈60 Jahre nach Darwin und Pasteur)

• Heutige Annahme: Atmosphäre nur schwach reduzierend: H

flüchtig, CH

und NH

reagieren unter UV, sehr verdünnte Suppe

• Coazervate (flüssige Ausfällung, Oparin): Bildung von sphärischen Individuen, in denen Stoffwechsel und Wachstum, evtl. sogar Teilung ablaufen können

• Ursuppe: chemische Basis der Zelle

• Organisch bedeutet nicht 'auf biotischem Wege gebildet'

Begriff irreführend!

• Galaxien-Typ, Zeit

• Physikalische Randbedingungen

Wo und wie entstand das Leben?

(0)

• Tümpel

• Kugelform der Zelle

Wo und wie entstand das Leben?

(1)

Leben aus radioaktiven Quellen

γ

• Warme Quellen

• Radioaktivität liefert Energie für das Leben

Wo und wie entstand das Leben?

(2)

• Meeresgrund

• Hitze,

Molekülketten

Wo und wie entstand das Leben?

(3)

Leben aus Tröpfchen

Woese CR (1979) A proposal concerning the origin of life on the planet Earth.

J Mol Evol 13:95-101

• Erdoberfläche >100°C, trocken, Wolken, Staubstürme, starke Verwirbelung ("Reflux-Säulen"), Salzwasserwolken, Tröpfchen akkumulieren innen Salz und polare Verbindungen, und an der Oberfläche lipophile Verbindungen, (UV-)Strahlung als Energie

=> Phototropher Stoffwechsel

?

• Hydrolyse von Makromolekülen durch UV-Bestrahlung

• Lebensdauer eines Tröpfchens

• Indivdualität

• Sterilisation an der Erdoberfläche (Pyrolyse)

• Wolken

• Lichtenergie

Wo und wie entstand das Leben?

(4)

Leben von der Oberflächen von Mineralen

Cairns-Smith AG (1985) Seven clues to the origin of life.

Cambridge University Press

Tonpartikel absorbieren selektiv organische Substanz Wächtershäuser G (1988) Before enzymes and templates:

Theory of surface metabolism. Microbiol Rev 52:452-484

• Oberflächen

• Katalyse

Wo und wie entstand das Leben?

(5)

• Chemische Energie

Was war zuerst da, die Henne oder das Ei?

RNA ist Träger

genetischer Information und weist katalytische Fähigkeiten auf

• Funktion, Katalyse und Informationsverarbeitung (Hypercyclus demnächst...)

Was macht Frauen attraktiv?

Was Frauen intelligent macht, ist

offenbar leicht zu erklären!

(1)

• Größe

Was macht Frauen attraktiv?

• ^Tümpel

• ^Hitze,

• ^Wolken

• ^Katalyse

• ^Größe

• ^{Der Duft}