Grundlagen der Biologie: Ursprung und Evolution des Lebens

Rezept des Lebens

Die Grundbausteine des Lebens sind: Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N).

Verbundwerkstoffe des Lebens

Wichtige Elemente sind Sauerstoff und Kohlenstoff. Ein Überleben ist nicht möglich ohne Selen, Eisen, Schwefel und Kalium.

Energie für das Leben

Die Energiebedürfnisse für das Leben werden durch einen Prozess namens Photosynthese gedeckt. Dieser wird von Pflanzen, Algen und Bakterien durchgeführt.

Klassifizierung der Organismen

Organismen werden unterteilt in: autotrophe und heterotrophe Lebewesen.

Chemosynthese

Einige Arten von Bakterien können Energie aus Reaktionen mit anderen Elementen und Verbindungen gewinnen, wie zum Beispiel aus Schwefelwasserstoff, der von Vulkanen ausgestoßen wird.

Herkunft des Kohlenstoffs

Kohlenstoff kommt aus dem Inneren der Erde, wo er sich bei der Entstehung unseres Planeten ansammelte. Vulkane geben kontinuierlich Kohlendioxid an die Atmosphäre ab, welches von Lebewesen aufgenommen wird.

Herkunft des Wassers

Es ist unklar, woher das nötige Wasser in den Meeren ursprünglich stammt. Im solaren Wassersystem konnte es aufgrund der engen Umlaufbahn und der sehr hohen Temperaturen nicht kondensieren. Eine Theorie besagt, dass Asteroiden aus Umlaufbahnen jenseits des Mars das Wasser zur Erde brachten.

Hypothesen zum Ursprung des Lebens

Metabolische Hypothese

Kleine, einfache Moleküle wurden durch eine Membran von der Umwelt isoliert. Dies startete eine Reihe von immer komplexer werdenden chemischen Prozessen innerhalb einer reduzierten Einheit.

RNA-Welt-Hypothese

Einige Biochemiker schlagen vor, dass RNA-Moleküle in der Lage sind, sich selbst zu vermehren. Durch zufällige Mutationen startete daraus eine Kette der Evolution.

Atomare Isotope

Isotope eines Elements haben unterschiedliche Massen.

Entwicklung und Belege der Evolution

Der Prozess der Entwicklung ist durch Fossilien im Inneren von Gesteinen belegt. Es gibt drei Arten von Nachweisen, welche die biologische Evolution stützen:

• Paläontologisch: Gestützt auf Fossilienfunde.
• Molekular: Genetische Grundlagen.
• Biologisch: Basierend auf aktuellen anatomischen Strukturen.

Biologische Prüfungen

Hierzu zählen Anpassungen der Anatomie und rudimentäre Organe.

Paläontologische Evidenz

Beobachtet man den Stammbaum des Lebens, so stammen letztlich alle Lebewesen vom selben Stamm ab.

Molekulare Tests

Diese basieren auf der Annahme von Mutationen (Veränderungen von Genen). Eine Art wird als eine Reihe von Organismen definiert, die gemeinsame Merkmale haben und fruchtbare Nachkommen miteinander zeugen können.

Darwinismus und Genetik

Darwin verstand ursprünglich nicht, warum einige Nachkommen resistenter oder anders als andere waren. Später beschrieb die Wissenschaft den Mechanismus der mütterlichen und väterlichen Erbanlagen, die sich bei der geschlechtlichen Fortpflanzung mischen. Heute nennen wir diese Determinanten der Vererbung Gene. Die Wissenschaft, die sich mit ihrer Untersuchung befasst, ist die Genetik.