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2019 | Buch

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Das lebendige Universum

Komplexes Leben auf vielen Planeten?

verfasst von: Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch, Dr. William Bains

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Sind wir allein im Universum? Dieses Buch bietet eine einzigartige Perspektive auf die Frage, die die Menschheit von Anbeginn beschäftigt. In klarem und allgemein verständlichem Stil untersuchen zwei führende Forscher aus der Astrobiologie die verschiedenen Wege, die zu einer vielfältigen Biosphäre führen. Ist der Mensch eine galaktische Besonderheit oder entwickelt sich immer komplexes Leben auf Planeten, die lange genug bewohnbar sind? Leben wir in einem „einsamen Universum“ oder gibt es eine Vielzahl von Planeten mit komplexem und mikrobiellem Leben – ein "lebendiges Universum"?

Schulze-Makuch und Bains führen den Leser durch die Geschichte des Lebens auf der Erde – von den ersten replizierenden Molekülen über die Photosynthese, die Erfindung von Sex zu intelligentem Leben. Indem sie sich auf die Funktionalitäten des Lebens, statt auf eine bestimmte Biochemie oder Anatomie konzentrieren, legen sie dar, warum wir denken sollten, dass fortgeschrittenes, komplexes Leben auf anderen Planeten als der Erde existiert.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Die Hypothese vom lebendigen Universum

Frontmatter

Kapitel 1. Die Hypothese vom lebendigen Universum und der Werkzeugkasten der Evolution

Zusammenfassung

In diesem Buch werden wir begründen, warum die Entwicklung komplexen Lebens in jeder stabilen Umgebung mit ausreichend Lebensraum sehr wahrscheinlich ist, sobald auf einem planetaren Körper einmal Leben entstanden ist. Das komplexe Leben auf der Erde sind die echten (obligaten) Lebensformen aus vielen Zellen, vor allem die Mitglieder aus den Reichen der Plantae (Pflanzen), Fungi (Hefen, Pilze) und Animalia (Tiere). Ihr Aufbau aus vielen spezialisierten Zellen ist das entscheidende Kennzeichen für diese Art von weiterentwickeltem, komplexem Leben.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 2. Voraussetzungen für komplexes Leben

Zusammenfassung

Wir widmen uns nun der Frage, ob ein Planet grundsätzlich Leben aufrechterhalten kann. Die Minimalvoraussetzungen für komplexes Leben sind deutlich höher als für mikrobielles. Wir werden zuerst überlegen, was unsere Erde zu einem bewohnbaren Planeten macht und inwiefern ihre Geschichte im Sonnensystem eng mit dem Auftauchen und dem Fortbestand von Leben zusammenhängt.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Die wichtigsten Entwicklungssprünge in der Geschichte des Lebens auf der Erde ?

Frontmatter

Kapitel 3. Die erste Zelle und das Problem vom Ursprung des Lebens

Zusammenfassung

Der bedeutendste Moment in der Geschichte des Lebens auf unserem Planeten ist sein Ursprung. Viele der ersten Wissenschaftler, die sich mit dem Phänomen Leben auseinandergesetzt haben, waren der Ansicht, dass „tote Materie“ und Energie allein das Leben nicht erklären können und dass es einen wesentlichen Bestandteil geben müsse, der lebende Organismen von der toten Materie unterscheidet. Mit unserem heutigen Verständnis sehen wir das anders.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 4. Licht als Beute: Die Erfindung der Photosynthese

Zusammenfassung

Vermutlich wurde das Leben zu Beginn von Reaktionen zwischen chemischen Stoffen – vor allem aus Gestein und Gasen – angetrieben, die bereits in der Umgebung der jungen Erde vorhanden waren. Wenn Leben an hydrothermalen Quellen in den Tiefen der Ozeane entstanden ist, dann reagierten das vulkanische Gestein und die Gase, die von diesen Vulkanen ausgestoßen wurden, wie Kohlendioxid und Wasserstoff, zu Methan und Wasser. Auch heute noch verwenden manche Mikroorganismen diese Energiequellen, doch kann sich das Leben an alle zur Verfügung stehenden Energiequellen anpassen.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 5. Sauerstoff – vom Gift zum Photosystem II

Zusammenfassung

Luftsauerstoff ist für das tierische Leben unverzichtbar, vor allem für uns selbst. Ein gesunder erwachsener Mensch kann zwei Wochen ohne Nahrung und mehrere Tage ohne Wasser aushalten, aber nicht mehr als fünf Minuten ohne Sauerstoff, ohne bleibende Schäden davonzutragen. Jedes Schulkind weiß, dass grüne Pflanzen die Energie des Sonnenlichts nutzen, um den Sauerstoff zu erzeugen, den wir einatmen.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 6. Endosymbiose und die ersten Eukaryoten

Zusammenfassung

Die Welt der Prokaryoten setzt sich aus Archaebakterien und Bakterien zusammen, die allein aufgrund ihrer schieren Anzahl unsere Welt beherrschen. Doch die Evolution führte zu einer immer höheren Komplexität, und die Entstehung eines weiteren wichtigeren Zelltyps, der eukaryotischen Zelle, stellte dabei eine entscheidende Innovation dar. Zwar sind viele Eukaryoten genau wie Bakterien einzellige Organismen, doch manche Eukaryoten bildeten vielzellige Lebensformen, bei denen die Zellen einen größeren Organismus bilden, der viel mehr ist als die Ansammlung seiner Teile (mehr über Vielzeller s. Kap. 8).

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 7. Sex: Eine neue Art, sich zu vermehren

Zusammenfassung

Wenn Menschen meinen, Sex sei wichtig, haben sie vermutlich Recht. Aber wenn Biologen über die Vermehrung durch Sex sprechen, meinen sie nicht den Spaß und die Intimität. Das ist ziemlich nebensächlich. Bei der sexuellen Revolution geht es darum, wie zwei Individuen ihre Gene vermischen und so ein neues Individuum erzeugen. Das ist einer der entscheidenden Schritte auf dem Weg zum komplexen Leben.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 8. Die ersten Vielzeller

Zusammenfassung

Alles Leben besteht aus Zellen. Einzellige Organismen bestehen, wie der Namen schon sagt, aus nur einer Zelle, auch wenn diese Zelle außerordentlich komplex sein kann. Vielzeller verfügen nicht nur über viele Zellen, sondern auch zahlreiche unterschiedliche.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 9. Der Aufstieg komplexer Tiere und Pflanzen

Zusammenfassung

Wir hoffen, dass wir bisher überzeugend darlegen konnten, dass viele der Dinge, die komplexe Organismen wie wir besitzen – eukaryotische Zellen, Mehrzelligkeit, Sex – und andere, von denen wir abhängig sind, wie Sauerstoff, wahrscheinliche Folgen des Lebens sind, nachdem es sich auf der Erde vor 3,5 Mrd. Jahren entwickelt hatte. Aber das Auftauchen großer Organismen haben wir bisher kaum erwähnt. Wie sieht es mit Krebsen, Dinosauriern und Bäumen aus?

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 10. Intelligenz – ein neues Konzept?

Zusammenfassung

Menschen, oder zumindest die Menschen, die dieses Buch lesen, sind oft stolz auf ihre Intelligenz. Die Menschen haben die fortschrittlichste materielle Kultur und das komplizierteste und flexibelste Kommunikationssystem aller Wesen auf der Erde. Doch auch viele Tiere haben Fähigkeiten, die auf ein erhebliches Maß an Intelligenz schließen lassen.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 11. Technologisch fortgeschrittene Intelligenz

Zusammenfassung

Im vorhergehenden Kapitel haben wir gesehen, dass viele Tiergruppen die Fähigkeit entwickelt haben, Werkzeuge zu verwenden, Probleme zu lösen, vorauszuplanen und komplexes Verhalten zu lernen. Doch es gibt nur eine Spezies, die diese Fähigkeiten so außerordentlich stark ausgeprägt besitzt, dass sie eine eigene Klasse bildet; diese Spezies ist natürlich unsere eigene: Homo sapiens.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Besuch im lebendigen Universum

Frontmatter

Kapitel 12. Wie erkennen wir ein lebendiges Universum?

Zusammenfassung

Wir können die Hypothese vom lebendigen Universum heute nicht testen, doch eines Tages werden wir so weit sein, denn wir werden immer bessere Fernerkundungen durchführen können, und vielleicht werden wir einmal geeignete Exoplaneten und Exomonde besuchen können. Die schlechte Nachricht ist, dass dies immer noch Jahrzehnte dauern wird, die gute, dass dies ein Forschungsprogramm ist, das Weltraumbehörden auf der ganzen Welt bereits voranbringen, etwa mit Teleskopen, die die Planeten und Monde in anderen Sonnensystemen charakterisieren. Außerdem wird die Erkundung der Planeten und Monde unseres eigenen Sonnensystems mit Teleskopen und Raumfahrzeugen wertvolle Daten liefern. Im Laufe der nächsten Jahre und Jahrzehnte wird dieser fortschreitende Marsch der Technologie immer mehr Details über unsere kosmische Nachbarschaft enthüllen. Wir sind zuversichtlich, dass, wenn Leben gefunden wird, dieses dann auf vielen Welten komplex sein wird.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Kapitel 13. Der große Filter und das Fermi-Paradoxon

Zusammenfassung

Am Anfang dieses Buches haben wir die Idee des großen Filters vorgestellt, etwas, das zwischen der Entstehung von Planeten (vom dem wir wissen, dass es oft passiert) und der Existenz technologischer Zivilisationen (die selten zu sein scheinen) steht. Wir haben uns gefragt, was dieser große Filter wohl sein könnte, und vermutet, dass es sich im Laufe der rund 4 Mrd. Jahre um jeden der vielen Schritte handeln könnte, die vom Ursprung des Lebens zur modernen Menschheit geführt haben.

Dirk Schulze-Makuch, William Bains

Backmatter

Titel: Das lebendige Universum
verfasst von: Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Dr. William Bains
Copyright-Jahr: 2019
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-58430-9
Print ISBN: 978-3-662-58429-3
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-58430-9

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