Wahrscheinlichkeit und Einzigartigkeit von Leben

[MoreInput]

@Kibo: Schade, der Link ist nicht mehr verfügbar.


Wie sich Viren sich bilden sollten, ohne lebende Zellen, finde ich nicht wirklich einleuchtend. Natürlich könnte aus einem RNA Gemisch und umherfliegenden Proteinen ein Virus entstehen. Aber wie soll dieser sich weitervermehren? Hoffen, dass er irgendwo auf eine Proteinsammlung trifft, mit dem er sich verdoppeln kann?

Für mich klingt diese Entstehung von Viren am einleuchtensten:
"
Virusentstehung aus wirtszelleigenen RNA- oder DNA-Molekülen. Diese dritte und für die Forschung als am wahrscheinlichsten erscheinende Theorie besagt, dass Viren unmittelbar aus RNA- oder DNA-Molekülen der Wirtszelle entstanden sind. Diese selbständig gewordenen Nukleinsäuren haben zwar als das genetische Material der Viren die Fähigkeit erworben, sich unabhängig vom Genom der Wirtszelle oder ihrer RNA zu vermehren, sind aber letztlich doch Parasiten geblieben (S. Luria, 1960).[10][11] Beispiele von möglichen Übergangsformen sind Transposons und Retrotransposons.
" (https://de.wikipedia.org/wiki/Viren#Evolution)

Zuerst entsteht so etwas wie eine Zelle, die sich vermehrt. Durch Mutation baut eine Zelle so etwas wie eine Spore, jedoch fehlerhaft. Und die Spore ist gerade so gebaut, dass sie sich in die Zellhülle integriert ?

@Mahanada: Schön wieder von Dir zu lesen! Stammen eigentlich alle Viren von einem Urvirus ab? Wenn sich das Viren-Genom immer wieder integriert in die lebenden Zellen, dann ist ja da genug potentiell ausführbarer "Programmcode" zum Erstellen eines Virus vorhanden. Dieser Code kann sich immer wieder mal aktivieren, und durch Zufall entsteht ein neuer Virus (Theorie von mir )

 

[Mahananda]

Hallo MoreInput,

Stammen eigentlich alle Viren von einem Urvirus ab?

Nein, das glaube ich nicht. Ich denke, Viren sind in der Mehrzahl "ausgewilderte" Genom-Bruchstücke, die einst Bestandteil eines Zellen-Genoms waren und nun über diverse Mutationen eine Vielzahl von anderen Zellen besiedeln und parasitär zur eigenen Vermehrung benutzen. Viren sind im Verlauf der Evolution wohl mehrfach über "missglückte" Zellteilungen entstanden. Einer einzelnen Stammform hätte es nicht bedurft.

Allerdings ist denkbar, dass die ersten Viren zeitgleich mit den ersten Zellen entstanden sind. Gerade weil damals die "Bedeutung" des Genoms noch offener war als später, nachdem die Selektion für mehr Eindeutigkeit gesorgt hatte, war das "Auswildern" einfacher zu bewerkstelligen als heute. Insofern ist die Überlegung, dass Viren auf eine Zeit zurückgehen, die vor LUCA reicht, nicht von vornherein absurd. Aber ob das auf die Megaviren zutrifft, lässt sich, denke ich, wohl nicht so einfach rekonstruieren.

Viele Grüße!

 

[Dgoe]

Auf jeden Fall. Und je größer der zeitliche Abstand, um so stärker divergieren die Sequenzen aus rein statistischen Gründen. Viren haben ja keinen so komplexen Phänotyp, dass hier die Selektion stark konservierend wirken müsste.

Oha,

gut, wundert mich jedoch, dass diese Variante in Kibos Link keine Erwähnung fand. Vielmehr wurde ja dort argumentiert, dass gerade die großen Unterschiede dagegen sprechen würden (dass Viren mal Zellen gewesen sein könnten, usw). Ich hab den Text aber auch nur einmal gelesen, mag mich irren.

Die aber wirklich äußerst spannende Konsequenz daraus wäre nämlich - und das wurde ganz sicher dort nicht erwähnt - ziemlich genau das, was Du schreibst: "konservierend"!
Solche Viren als 'archäologische' Fundgrube zu betrachten, in Sachen Code.
Also jetzt nicht die archälogischen Funde aus dem Permafrostboden damit direkt meinend, mit minus 20 Tausend Jahren, sondern etwas in der Größenordnung von einigen paar Milliarden Jahren, bis zu den Anfängen zurück halt, bzw diese Richtung. Womit auch jene gemeint wären, die man mega mimi auch ohne Bohrkerne findet, eben solche mit so hohen Abweichungen der Sequenzen.

Ausserdem geht gerade die Fantasie mit mir durch, hab plötzlich noch mehrere verschiedene Gedankengänge dazu. Sortiere die erst mal, gleich...

Gruß,
Dgoe

 

[Kibo]

@Kibo: Schade, der Link ist nicht mehr verfügbar.

Bei mir geht er.

 

[Dgoe]

Hallo Mahananda,

ich möchte Dir auch danken für alle Antworten, den Link und die Suchbegriffe allgemein.

Ich kann mir so gerade eben vorstellen, dass einem Forscher mit recht umfangreicher aktuell verfügbaren digitalen Unterstützung mal etwas auffällt, aus dem Wust an Sequenzen, AberMillionen Datensätzen. Also etwas, was gemäß meinem letzten Post Rekonstruktionen nachgeht. Ich meine nicht von wegen mehrfach entstandenes Leben (dazu später mehr noch mal), sondern in dem Sinne von Beziehungen von besser konserviertem Code zu Modernerem.

Ich glaube jedoch eher, dass eine Nadel im Heuhaufen zu finden, dagegen so einfach ist, wie das Empire State Building ausfindig zu machen.

Was nur nicht heißt, dass interessante Informationen prinzipiell verborgen oder nicht vorhanden wären.

Die Chance mehr zu erfahren, sehe ich etwas visionär in zukünftigen KI's, künstlichen Intelligenzen, und jede Menge mehr Rechenpower noch - kommt schon noch, schneller als wir denken wahrscheinlich.

Jedenfalls 'sehe' ich fortgeschrittene kreative KI's die gigantischen Datenberge durchforsten und auch nicht vergessend, Simulationen durchrechnend und Abhängigkeiten in großem Maßstab berücksichtigend, gegenrechnen und - alles rechnen wird nie gehen - kreativ über Indizien selektierend zu Ergebnissen kommen.

Welche, wo wir bestimmt staunen werden.

Überhaupt alles in Sachen DNA könnte entschieden wesentlich transparenter werden, als bisher schon.

So. MIT anderen Worten, können wir vielleicht mit zukünftigen smarten Technologien auch Dinge rekonstruieren, die uns aktuell aussichtslos erscheinen.

Das war der eine Gedankengang, erst mal. Gibt auch eigentlich nur noch einen anderen, next time...
Da gehts dann nochmal um die Translation.

Gruß,
Dgoe

 

[Mahananda]

Hallo Dgoe,

Solche Viren als 'archäologische' Fundgrube zu betrachten, in Sachen Code.

Das dürfte schwierig werden, weil ja eben die größere Variabilität eine stärkere Abweichung von hypothetischen Ur-Sequenzen nach sich zieht als bei vollständigen Zellen, wo über Selektion die Lebendigkeit aufrecht erhalten werden muss. Bei Viren ist das nicht so dramatisch, weil sie ja selber nicht leben.

Viele Grüße!

 

[Dgoe]

Hallo Mahananda,

jetzt habe ich tatsächlich einige Zeit lang echt rätseln müssen, bis ich die Auflösung gefunden hatte. Ich hatte Deinen Satz weiter oben schlicht missverstanden, nämlich so:

"Viren haben ja keinen so komplexen Phänotyp, so dass hier die Selektion stark konservierend wirken müsste."

Natürlich fehlt das Wörtchen 'so' im Original, ich habe das irgendwie nur mitgelesen, hineininterpretiert.
Und damit das genaue Gegenteil verstanden.

Tjaaa, das ändert dann die Sachlage ein wenig, hm.


Deine letzte Antwort habe ich bestimmt 20x gelesen, so seltsam kam mir sie vor, bevor ich irgendwann nochmal weiter oben reingesehen hatte...

Gruß,
Dgoe

 

[Mahananda]

Hallo Dgoe,

kein Problem. Dann hat sich ja Deine Frage geklärt.

Viele Grüße!

 

[Dgoe]

Hallo Mahananda,

ja, zurück vom Irrweg überlege ich noch, wie daran anknüpfen. Ein Mangel an Fragen ist bei meinem Stand an Sachkenntnis ja kaum zu befürchten, nur was hier in dem Kontext Sinn machen könnte, weiß ich gerade einfach nicht, wobei ich noch eine Frage allgemein hätte zur Translation, wie gesagt (next post).

Erst mal finde ich das Geschehene noch beeindruckend. Wie schnell man etwas missverstehen kann... bis hin zum Gegenteil, phänomenal. Gut, wenn man eine Verneinung mal übersieht ((k)ein, als Klassiker, oder doppelte, dreifache Verneinungen nicht richtig 'parst') dann ja, Brille putzen. Aber das war noch etwas subtiler.

Zumal ich voll drauf eingestiegen bin, umso ernüchtender nun. Gemischt mit einem gewissen Stolz, die Ursache selber erkannt zu haben, anstatt abzubrechen. Hat auch echt gedauert, ich kam mir vor, wie im falschen Film...

Gruß,
Dgoe

 

[Dgoe]

Hallo Mahananda,

na ja, in petto hätte ich da noch diese Überlegung halt:

Wenn damals die Umstände günstig waren, wie da wären: Habitable Zone (HZ), seichte Gewässer, sprich Ozeane und Kontinente, und ... reicht doch im Groben, sagen wir noch auf Zeit stabil, von viel zu weniger Bombardement (auch eine Rolle spielend, siehe Energie für die Entstehung von organischen Verbindungen (oder Import (oder egal, waren auch so vorhanden schon - gleiches für Wasser))). Jedenfalls war auf der Erde alles gut konfiguriert, hat sich günstig entwickelt.

Dann hat sich irgendwann nach einigen dutzenden oder mehr, hunderten Millionen Jahren in irgend einer Pfütze oder seichtem Gewässer halt, zum ersten Mal die einzig sinnstiftende Translation (heute noch ein Phänomen für sich) ereignet und sich von dort aus verbreitet.

ODER UND, in der Pfütze paar Kilometer weiter ebenso und auch auf der anderen Seite vom Globus, zig fach. Getrennt vieleicht von ein paar Minuten oder paar 100 Millionen Jahren. Die Welt war doch groß, vielerorts sehr ähnliche Bedingungen. Schließlich ist der Prozess ja winzig, nur abhängig vom Setting, dem großen Milieu.

Die könnten sich räumlich mit der Zeit gefunden haben und aufgrund der gleichen 'Idee' (biochemisch kompatibel) einfach zusammen weiter gemacht haben, ohne dass man heute Anzeichen dafür erkennen könnte unbedingt - also auch was das Team auch immer meint, hat damit nix zu tun, oder nicht.

Ähm, ja so. Die Frage selber ist simpel: Ist das auch möglich, denkbar, ja oder nein?

Gruß,
Dgoe

 

[Dgoe]

Mit anderen Worten:

Wie paradox und unwahrscheinlich die Entstehung der Translation auch anmutet, die hat es ja gegeben, sie geschah.

Warum dann nicht gleich millionenfach oder gar milliardenfach oder noch mehr? Zeitlich und räumlich leicht getrennt, eben dann und dort, wo möglich?

Gruß,
Dgoe

 

[Mahananda]

Hallo Dgoe,

ODER UND, in der Pfütze paar Kilometer weiter ebenso und auch auf der anderen Seite vom Globus, zig fach.

Leider gibt es hierzu keine gesicherten Erkenntnisse, aber ich tendiere zum "eher unwahrscheinlich", weil die Komplexität, die mit dem Entstehen dieses Prozesses einhergeht, doch ziemlich groß ist. Es sind ja nicht nur ein paar Moleküle, die sich miteinander in ihren Reaktionsverläufen miteinander vernetzen, sondern damit verbunden ist ein größeres Reaktionsnetzwerk, welches nicht nur die für die Polymere nötigen Monomere liefert (also Nucleotide und Aminosäuren), sondern darüber hinaus die entstandenen Polymere wieder sinnvoll in das Gesamtsystem integriert. Bereits die Voraussetzungen dafür, dass Translation überhaupt eine Chance hat, zu entstehen, sind enorm komplex.

Translation markiert ja einen "Sprung" in der sonst üblichen Komplexität des chemischen Reaktionsgefüges, die bis dahin herangewachsen ist. Und gemäß dem Modell von Wolf und Koonin, was ich hier im Forum schon einmal verlinkt hatte, sind die Ausgangsbedingungen doch schon recht speziell. Die Settings und Sets in anderen Reaktionsnetzwerken dürften sich mehr oder minder stark voneinander unterschieden haben - angefangen vom mineralischen Untergrund bis hin zu den Zufalls-Sequenzen der entstandenen Polymere, die sich auf die Struktur der Reaktionsnetzwerke auswirken.

Unter welchen konkreten Bedingungen der bereits erwähnte "Sprung" erfolgte, ist im Nachhinein noch nicht reproduzierbar und ich habe ernste Zweifel, ob man es überhaupt jemals reproduzieren bzw. rekonstruieren kann. Insofern ist es schwierig bis unmöglich, bestimmte Denkmöglichkeiten auszuschließen bzw. zu bestätigen. Ich denke, sobald die erste Translation in einem System entstanden war, hat sie das System robuster gemacht als die parallel bis dahin entstandenen Stoffwechselsysteme. Mit dem ersten Entweichen von Zellen mit einem Genom, wurden die noch vorhandenen Parallel-Systeme verdrängt, indem sie als Nahrungsquelle erschlossen wurden. Falls in irgendeinem dieser Systeme ebenfalls Translation entstanden sein sollte (was ich mir aber wie gesagt nur schwer vorstellen kann), wurden sie von den ersten frei vagabundierenden Zellen besiedelt, die dann ihre Variante der Translation dort etablierten.

Viele Grüße!

 

[Dgoe]

Hallo Mahananda,

zunächst vielen Dank. Den Link hatte ich natürlich schon gelesen. Das ist ja gerade, was für mich so richtig neu war, gut dies zu referenzieren hier.
Gesprochen hatten wir schon in diversen Threads, das Titelthema passt aber wieder.

Falls in irgendeinem dieser Systeme ebenfalls Translation entstanden sein sollte (was ich mir aber wie gesagt nur schwer vorstellen kann), wurden sie von den ersten frei vagabundierenden Zellen besiedelt, die dann ihre Variante der Translation dort etablierten.

Ich genieße natürlich noch die Freiheit des unbedarften Laien, der sich Dinge vorstellen kann, die mangels besserem Wissen noch gehen.

Aber zurück zu diesem Zitat, was ist, wenn diese benachbarte oder ferne Region auch schon Zellen hervorgebracht hat? Wäre dann doch anders.

Mineralienuntergründe gab es sicher zuhauf auf der Welt, man überlege, die ganze Erde war ja diese Welt, mit prädestinierten Regionen gut üppig vorhanden.

Nochmal, rein von der Logik mal. Wenn etwas sooo extrem unwahrscheinlich ist. Aber passiert ist auf einer "Welt", einem Planeten, namens Erde, also mindestens ein Mal. Was genau spricht gegen mehrmals? Nichts.

Außer natürlich der Unwahrscheinlichkeit. Allerdings tappt man doch im Dunklen. Die Unwahrscheinlichkeit ist so hoch, dass sie auch hier nie hätte stattfinden können. Soviel zu Statistiken. Ist aber ja dennoch passiert (kl. anthropolog. Prinzip, oder äh welches).

Etwas was "nicht"/'nie' passieren kann, laut wasauchimmer, aber dennoch passiert, kann doch ebensogut "unendlich" oft passieren. Bricht die Regel mindestens einmal, heißt dass eben nur mindestens einmal, nicht unbedingt etwa nur einmal.

Gruß,
Dgoe

 

[Dgoe]

Ich seh schon, wie Ralf mir erklärt, wie Wahrscheinlichkeit funktioniert.

Ich sehe das nur so, dass überhaupt nicht ganz klar ist, warum so eine Unwahrscheinlichkeit hier min. 1 Treffer erreicht hat. Es ist eben sehr komplex.

Niemand weiß, ob in einem perfekten Setting, und noch perfekter, lange entwickeltem günstigen Milieu, mit allem drum und dran, es sich ins Gegenteil verkehrt, mehr oder weniger flächendeckend.

Was vorher so extremst unwahrscheinlich, wird zu höchst wahrscheinlich, geradezu Regel.

Ist doch mit anderen Dingen auch kaum anders. Bis zum Abwinken unwahrscheinlich, ab einer gewissen "Temperatur" jedoch, wird genau das Gegenteil unwahrscheinlich - jetzt stilisiert.

Gruß,
Dgoe

 

[Mahananda]

Hallo Dgoe,

Ich sehe das nur so, dass überhaupt nicht ganz klar ist, warum so eine Unwahrscheinlichkeit hier min. 1 Treffer erreicht hat. Es ist eben sehr komplex.

So etwas nennt man Zufall. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich dieser Zufall noch einmal ereignet, ist das Produkt der Eintrittswahrscheinlichkeit mit sich selbst, also 1/x mal 1/x = 1/x².

Niemand weiß, ob in einem perfekten Setting, und noch perfekter, lange entwickeltem günstigen Milieu, mit allem drum und dran, es sich ins Gegenteil verkehrt, mehr oder weniger flächendeckend.

Dazu müsste man wissen, was zu einem perfekten Setting gehört. Und dann müsste man wissen, welche Kausalketten in einem konkreten Punkt zusammentreffen müssen, damit sich der "Sprung" ereignet. So lange beides nicht bekannt ist, kann man über Wahrscheinlichkeiten nur mutmaßen. In einem anderen Artikel hat Koonin eine Kalkulation angestellt, die sich auf reine Polymerlängen bezieht. Der Haken dabei ist jedoch, dass Polymere zwar notwendig, aber für sich genommen nicht hinreichend sind, weil die Wechselwirkungen zwischen ihnen und diversen Substraten hier ebenfalls Kausalketten darstellen, die auf den konkreten Gang der Ereignisse Einfluss haben.

Viele Grüße!

 

[Kibo]

Nochmal, rein von der Logik mal. Wenn etwas sooo extrem unwahrscheinlich ist. Aber passiert ist auf einer "Welt", einem Planeten, namens Erde, also mindestens ein Mal. Was genau spricht gegen mehrmals?

Das Anthropische Prinzip.

mfg

 

[Mahananda]

Hallo Kibo,

das Anthropische Prinzip - ich beschränke mich mal auf das Schwache Anthropische Prinzip - legt aber nur fest, welche Rahmenbedingungen erfüllt sein mussten, damit wir als Beobachter hätten entstehen können. Es schließt aber nicht aus, dass anderswo ebenfalls Beobachter hätten entstanden sein können - und ebenfalls nicht, dass Leben mehrfach auf der Erde sich hätte bilden können. Insofern müsstest Du Deine Antwort noch etwas ausformulieren, damit man nachvollziehen kann, inwiefern das Anthropische Prinzip ein Ausschlussgrund für das mehrmalige Entstehen von Translation auf der Erde darstellt.

Viele Grüße!

 

[Kibo]

Egal wie unglaublich niedrig die Wahrscheinlichkeit zur Entstehung von Leben ist, es muss mindestens einmal entstanden sein, sonst könnten wir nicht hier sein.
Das bedeutet, die Wahrscheinlichkeit kann infinitisimal sein, oder ein kleines bisschen größer, oder noch ein bisschen größer und so weiter und so fort. Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass die Wahrscheinlichkeit relativ groß ist. Es gibt einige Gründe es nicht anzunehmen, denn bis jetzt haben wir kein Leben auf einem anderen Himmelskörper gefunden und auch keine sonstigen Spuren obwohl unser Universum groß genug und alt genug dazu wäre.

Du hast es selber geschrieben, die Wahrscheinlichkeit dass das Leben auf diesem Planeten 2 mal entstanden ist, 1/x². Das ist nach meiner Ausführung verdammt klein.


mfg

 

[Kibo]

Teil 2, diesen möchte ich abgetrennt von meinen letzten Post betrachten.

Aufgrund evolutionärer Mechanismen verbessert die Performance einer Population über Genrationen hinweg. Wir können daher annehmen, das jetziges Leben ungleich effizienter ist, als sein Ursprung. Wenn sich jetzt, oder zu irgend einem Zeitpunkt kurz nach der Entstehung des Lebens durch Zufall ein potentieller Vorläufer von Leben entwickelt, dann wird dieser im Nu von Bakterien verwertet, bevor er sich wirklich zu Leben entwickeln kann. Die gesamte Erde ist besiedelt. Es gibt keine sterile Umgebung, in der sich so etwas hier noch entwickeln könnte. Ein neues Leben hätte gegen uns hochgetunte Wundermaschinen keine Chance.

 

[Dgoe]

@Kibo:

dann wird dieser im Nu von Bakterien verwertet ...

Das sehe ich anders, das Bakterium begegnet möglicherweise seinem (jüngeren) Meister, der nicht so einfach zu verwerten ist, dabei selber zu unterliegt droht. Oder machen zusammen weiter, wenn sie sich einkriegen und sich gut verstehen lernen.

... bevor er sich wirklich zu Leben entwickeln kann

Warum denn nicht vorher? Wenn da viele viele Kilometer dazwischen sind, sagen wir bis zu 20 Tausend!? Sollte Zeit satt sein.
Edit: die Zeitunterschiede könnten nur eine Millisekunde sein, oder einen Tag, oder 50 Jahrtausende, oder mehr. Je nach Distanz kein Thema, treffen denkbar Ebenbürtige aufeinander.


@Mahananda:

1/x mal 1/x = 1/x²

das gilt doch aber nur für das lokale Ökotop, bzw. das regionale Environment.

Es sind doch zahllos viele Bedingungen notwendig, besser gesagt, man listet die Eigenschaften der Erde um dieses Datum auf und weiß schlechterdings nicht welches Detail man auch weglassen könnte. Grob wichtig hatten wir HZ, Ozeane und Kontinente, paar Impacts noch hin und wieder vielleicht; impliziert vieles mehr, könnte eben schon reichen. Da gab es dann "unendlich" lange Küstenlinien 'rund' um den Globus, alle im Zustand: Jetzt oder nie! ...über 100erte Millionen von Jahren. Hm. Und dann hat es über zig Vorläufer an nur einer Stelle geklappt, was ja ausreicht, um den ganzen Globus zu vereinnahmen. Oder es hat aber an zig Stellen geklappt, ganz vielen - was ebenso den ganzen Globus vereinnahmt hat.

Ich rede von der Translation, was Leben ist, soll mir mal einer beantworten, ohne Kritik zu befürchten.

Danke für #197.

Gruß,
Dgoe