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Über dieses Buch

Die ungeklärten Mysterien der Biologie

Woher kommt das Leben? Warum schlafen wir? Wie können wir länger leben? Drei von sechs grundlegenden Fragen, die immer noch weitgehend offen sind und mit denen sich die moderne Biologie beschäftigt. Zu den ungelösten Mysterien zählen außerdem Evolution, Vererbung und Bewusstsein. Wie namhafte Wissenschaftler aus aller Welt versuchen, der Natur diese Geheimnisse Stück für Stück zu entlocken, beschreibt dieses Buch anhand ausgewählter Artikel aus den Zeitschriften "Spektrum der Wissenschaft" und "Gehirn&Geist". Meist sind es die Forscher selbst, die aus erster Hand ihre Beobachtungen und Entdeckungen schildern und somit Gelegenheit geben, ihnen über die Schulter zu schauen. Dabei sind sie sich längst nicht in allen Punkten einig. Der vorliegende Sammelband spiegelt den aktuellen Wissensstand, aber auch die zum Teil kontroversen Ansichten über die Wunder des Lebens wider.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Woher kommt das Leben?

Frontmatter

Der Ursprung irdischen Lebens

Allmählich lichtet sich der Nebel um eines der größten Geheimnisse der Natur. Im Labor wiederholen Forscher die tastenden Schritte, mit denen einst aus unbelebter Materie die ersten Organismen entstanden.
Alonso Ricardo, Jack W. Szostak

Wie entstand das Leben?

Bislang vermuteten Forscher den Ursprung des Lebens in der Tiefsee. Neue Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass die ersten Einzeller in heißen Quellen vulkanisch aktiver Landschaften entstanden.
Martin J. Van Kranendonk, Tara Djokic, David Deamer

Der Schritt zum komplexen Leben

Alle Tiere, Pflanzen und Pilze bestehen aus Zellen, die einen Kern besitzen; so auch wir Menschen. Der grundlegende Bauplan einer solchen eukaryotischen Zelle entstand nur ein einziges Mal in vier Milliarden Jahren. Ohne diesen Schritt in der Evolution wäre komplexes Leben nicht möglich gewesen – aus Energiemangel.
William Martin, Nick Lane, Valérie Schmitt

Aliens auf der Erde?

Sogar auf unserem Planeten könnte das Leben mehrmals entstanden sein. Forscher suchen nach Mikroorganismen, die sich grundlegend von der uns bekannten Lebensform unterscheiden.
Paul Davies

Was ist Leben?

Es gibt keine allgemein gültige Definition vom Leben. Deshalb würden wir fremde Lebensformen im Kosmos vielleicht gar nicht erkennen.
Robert Hazen

Leben zum Selbermachen

Mit der synthetischen Biologie wollen Forscher Organismen produzieren, die es bisher so in der Natur nicht gab. Neben Problemen der ökologischen Sicherheit wirft dies auch Fragen zur Rolle der Wissenschaft und ihrer Verantwortung auf.
Joachim Boldt, Oliver Müller

Wie funktioniert die Evolution?

Frontmatter

Missverständnisse um Darwin

Darwins Buch zur Entstehung der Arten, in dem er seine Evolutionstheorie darlegt, gilt als das bedeutendste naturwissenschaftliche Werk der Neuzeit. Einige seiner Thesen sind noch heute umstritten, und manche werden außerhalb der Wissenschaft oft falsch verstanden. Was aber hat Darwin wirklich gesagt?
Christoph Marty

Evolution ohne Selektion

Nach Ansicht mancher Forscher können auch ohne Selektionskräfte komplexere biologische Strukturen und Lebewesen entstehen – quasi als Nebeneffekt von zunächst unbedeutenden Fehlentwicklungen.
Carl Zimmer

Plankton – Motor der Evolution

Nach der Permkatastrophe vor 250 Millionen Jahren explodierte die Vielfalt der Meerestiere plötzlich. Ein wichtiger Grund: ein Entwicklungsschub des Phytoplanktons.
Ronald Martin, Antonietta Quigg

Das Puzzle der Vogelevolution

Die Vögel entstanden nicht in wenigen großen Evolutionsschritten. Viele charakteristische Eigenschaften waren schon lange vor ihnen bei Dinosauriern vorhanden.
Stephen Brusatte

Der Aufstieg der Säugetiere

Paläontologen zeichnen ein völlig neues Bild der frühen Säuger: In etlichen heute ausgestorbenen Gruppen existierten schon zu Zeiten der Dinosaurier unterschiedlichste Formen – darunter »Maulwürfe«, »Biber«, »Raubtiere« und sogar »Gleithörnchen«.
Stephen Brusatte, Zhe-Xi Luo

Gene oder Umwelt – was ist wichtiger?

Frontmatter

Zur richtigen Zeit am richtigen Ort

Einen Körper aufzubauen, ist nicht einfach. Spezielle Gene und Proteine sorgen dafür, dass sich die Zellen während der Entwicklung richtig anordnen. Sonst drohen Fehlbildungen.
Paul N. Adler, Jeremy Nathans

Vererbung der anderen Art

Schädliche Chemikalien, Stress und andere Einflüsse können auf Dauer festlegen, welche Gene aktiv sind, und zwar ohne dass sich die Buchstabenabfolge der DNA verändert. Nicht nur das: Offenbar bleiben einige dieser »epigenetischen« Veränderungen sogar in nachfolgenden Generationen erhalten und verursachen auch bei ihnen Krankheiten.
Michael K. Skinner

Verborgene Schalter im Gehirn

Erlebnisse und Erfahrungen lösen epigenetische Veränderungen im Gehirn aus und beeinflussen dadurch die Aktivität von Genen. Das kann Verhaltensänderungen bis hin zu psychiatrischen Störungen hervorrufen.
Eric J. Nestler

Wie Gene das Sozialverhalten prägen - und umgekehrt

Gene und Umwelt prägen unsere Persönlichkeit. Zwischen beiden herrscht eine höchst komplexe Wechselbeziehung. So wird unser soziales Umfeld durch unsere Erbanlagen beeinflusst. Umgekehrt aber wirkt es auch auf diese zurück. Das hat Folgen – bis hin zur Chancengleichheit in unseren Schulen.
Michael J. Shanahan, Jason Freeman

Unsere Evolution geht weiter

Noch in den letzten 30.000 Jahren haben sich die Menschen genetisch verändert und an neue Lebensbedingungen angepasst. Das wird auch weiterhin geschehen.
John Hawks

Warum schlafen wir?

Frontmatter

Schlaf drüber!

Während wir selig schlummern, arbeitet das Gehirn munter weiter. Zum Glück: So hilft es uns, die geistigen Anforderungen des Alltags zu meistern.
Robert Stickgold

Rastlose Ruhe

Während der Nachtruhe entfernt oder schwächt das Gehirn bestimmte Kontakte zwischen Nervenzellen. Dieses neuronale Ausmisten ist sinnvoll: Es spart Energie – und sorgt für ein gut arbeitendes Gedächtnis.
Giulio Tononi, Chiara Cirelli

Warum träumen wir?

Gut ein Viertel unseres Lebens verbringen wir im Traum. Haben die flüchtigen Bilder und Szenen eine Funktion, oder sind es nur Leerlaufprodukte des Gehirns? Neue Forschungsergebnisse weisen auf wichtige Aufgaben des nächtlichen Kopfkinos hin.
Isabelle Arnulf

Gähn!

Warum Menschen und fast alle Wirbeltiere zuweilen herzhaft den Mund aufreißen, wenn sie die Müdigkeit übermannt, ist Forschern noch immer ein Rätsel. Der Neurologe Adrian G. Guggisberg stellt die konkurrierenden Erklärungsansätze auf den Prüfstand.
Adrian G. Guggisberg

Was ist Bewusstsein?

Frontmatter

Das Netz des Bewusstseins

Seit Langem wollen Forscher ergründen, wie das Bewusstsein entsteht. Steht die Lösung dieses Rätsels kurz bevor – oder sind unserer Erkenntnis prinzipielle Grenzen gesetzt?
Andreas K. Engel

Des Rätsels Kern

Hirnforscher wollen herausfinden, wie unser subjektives Erleben aus neuronalen Prozessen hervorgeht. Ist das nur eine Frage der empirischen Details?
Tobias Schlicht

Dirigent des Bewusstseins

Tief im Hirn verborgen liegt das Claustrum – ein kleines, gut vernetztes Areal, dessen genaue Funktion bis heute unklar ist. Erlebnisse von Drogenkonsumenten stützen nun eine spektakuläre These: Es könnte der Taktgeber unseres Bewusstseins sein.
Klaus Stiefel

Unser Gehirn: ein Künstler!

Ist Bewusstsein letztlich nichts als eine vom Gehirn erzeugte Illusion? So sehen es viele Neurowissenschaftler. Auch Nicholas Humphrey – aber er interpretiert diese Theorie auf originelle Weise.
Nicholas Humphrey

Wie können wir länger leben?

Frontmatter

Das Jahrhundert der Hundertjährigen

Heute sterben die Menschen im Durchschnitt zehn Jahre später als noch vor 40 Jahren – und zwar nicht, weil ihr körperlicher Verfall sich über eine längere Zeit hinzöge, sondern weil sie bei besserer Gesundheit alt werden.
James W. Vaupel

Der Preis unserer Langlebigkeit

Menschen werden viel älter als andere Primaten. Die biologischen Gründe hierfür reichen weit in die Urzeit zurück. Allerdings erkaufen wir unser langes Leben mit Alterskrankheiten – verursacht durch die gleichen Genmutationen.
Heather Pringle

Ein neuer Weg zum längeren Leben

Forscher haben einen molekularen Mechanismus entdeckt, der das Altern verlangsamt. Medikamente, die ihn aktivieren, könnten zudem Krebs, Diabetes und andere altersbedingte Krankheiten in Schach halten.
David Stipp

Der Methusalem-Effekt

Könnten Medikamente die biologische Lebensspanne verlängern? Forscher versuchen die Vorgänge in Zellen zu imitieren, dank derer einzelne Menschen vergleichsweise gesund und geistig frisch weit über 100 Jahre erreichen.
Bill Gifford

Wollen wir ewig leben?

Vielleicht können wir tatsächlich irgendwann unser Bewusstsein in einen Computer hochladen und damit beliebig lange am Leben erhalten. Aber diese schöne neue Welt brächte manche Fragen und Probleme mit sich.
Hillary Rosner

Backmatter

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