Biologie Grundlagen: Zelltheorie, Abiogenese & Datierung

Entdeckung der Zelle und Mikroorganismen

Robert Hooke und die Zelle

Robert Hooke war der Erste, der zellähnliche Strukturen in Kork entdeckte und diese als „Zellen“ bezeichnete.

Antonie van Leeuwenhoek und die Tierchen

Der niederländische Wissenschaftler Antonie van Leeuwenhoek war der Erste, der Mikroorganismen („Tierchen“) in Teichwasser beobachtete.

Die Zelltheorie

Grundlagen der Zelltheorie

Die moderne Zelltheorie, formuliert von Matthias Schleiden und Theodor Schwann, basiert auf drei Postulaten:

• Alle Organismen sind aus Zellen aufgebaut.
• Zellen führen drei wesentliche Funktionen aus: Ernährung, Interaktion mit der Umwelt und Fortpflanzung.
• Jede Zelle entsteht aus einer bereits vorhandenen Zelle (Omnis cellula e cellula).

Grundlegende Zellbestandteile

Zellen bestehen aus einer Membran, Zytoplasma und genetischem Material (DNA).

Zelltypen: Prokaryoten und Eukaryoten

• Prokaryoten: Haben keinen Zellkern; ihre DNA ist im Zytoplasma verteilt. Sie sind die einfachsten Zellen und besitzen keine membranumschlossenen Organellen.
• Eukaryoten: Besitzen einen Zellkern und membranumschlossene Organellen.

Theorien zur Entstehung des Lebens

Kreationismus

Der Kreationismus postuliert, dass ein höheres Wesen (ein Schöpfergott) alle Arten erschaffen hat.

Vitalismus und Urzeugung

Der Vitalismus erklärt die Entstehung des Lebens durch Urzeugung aus unbelebter Materie, losgelöst vom Kreationismus.

Kritiker der Urzeugung

Francesco Redi und das Fleischexperiment

Im Mittelalter traten die ersten Kritiker der Urzeugung auf. Francesco Redi legte Fleisch in mehrere Gläser:

• Einige Gläser waren dicht abgedeckt.
• Andere waren mit Gaze bedeckt.
• Wieder andere blieben offen.

In den offenen Gläsern erschienen Fliegenmaden, während in den abgedeckten oder mit Gaze bedeckten Gläsern keine Lebewesen entstanden. Dies deutete darauf hin, dass Leben nicht spontan aus totem Fleisch entsteht.

Louis Pasteur und die Schwanenhalskolben

Louis Pasteur führte ein entscheidendes Experiment mit Schwanenhalskolben durch:

• Er füllte Suppe in zwei Kolben.
• Ein Kolben war der Außenwelt ausgesetzt (durch den Schwanenhals).
• Der andere Kolben war isoliert.

Im exponierten Kolben entwickelten sich Mikroorganismen, und die Suppe verdarb. Im isolierten Kolben blieb die Suppe intakt, und es erschienen keine Organismen. Dies bewies, dass Organismen nicht spontan aus faulenden Stoffen entstehen, sondern von bereits existierenden Organismen stammen.

Die Abiogenese-Theorie

Entstehung organischer Moleküle

Die Abiogenese postuliert, dass die frühe Erdatmosphäre reduzierend war (ohne O₂), hauptsächlich bestehend aus CH₄, NH₃ und H₂O. In den frühen Phasen der Erde gab es viel Energie und elektrische Entladungen.

Aus diesen anorganischen Molekülen entstanden die ersten organischen Moleküle.

Das Miller-Urey-Experiment

Viele Jahre später führte Stanley Miller ein Experiment durch, bei dem er elektrische Schocks auf eine Mischung aus CH₄, NH₃ und H₂O anwandte und einfache organische Moleküle erzeugte.

Die RNA-Welt-Hypothese

Derzeit besagt die am meisten akzeptierte Theorie, dass RNA das erste Biomakromolekül war, das zur Selbstreplikation fähig ist.

Datierungsmethoden

Absolute Datierung

Die absolute Datierung ermöglicht es, das genaue Alter von Gesteinsschichten und Fossilien mithilfe verschiedener chemischer und physikalischer Techniken zu bestimmen.

Relative Datierung

Die relative Datierung hingegen stellt eine relative Reihenfolge zwischen mehreren Proben her, um zu identifizieren, welche jünger oder älter sind.