PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Astrobiologie



MiniAstrophysikerin
04.09.2006, 17:37
Hallo ich habe ma ein Paar fragen,

1. Was ist Astrobiologie eigentlich im Groben und Ganzen?
Ich kann mir irgentwie Astronomie nicht mit den Menschlichen Körper oder so vorstellen!

2. Was ist eigentlich Biophysik oder gibt es diesen Bergriff gar nicht mal?
Ich kann mir nur so viel darunter vorstteln das man z.b. Früchte oder so runter wirft weil das dann was mit Pflanzen zu tuhen hat...

Ich hoffe das mir einen bei meinen Fragen Weiter helfen kann

LG und Vielen dank im Foraus

Yvonne

PS: Wusste nicht wozu ich es schreiben sollte hoffe es ist hier richtig!

mac
04.09.2006, 18:20
Hallo Yvonne,

lies Dir mal zur Astrobiologie diesen
http://de.wikipedia.org/wiki/Astrobiologie
Artikel durch.

zur Biopyhsik:
http://de.wikipedia.org/wiki/Biophysik
den.

Wenn Du beim Lesen nicht sofort alles verstehst, dann lass Dich nicht entmutigen, lies einfach weiter. Zwischendrinn wird immer was sein, was Du verstehst. Und wenn Du es einmal gelesen hast, dann wird es beim zweiten Lesen schon leichter.

Ich muß manche Texte zehn mal lesen, bis ich einigermaßen verstehe, was gemeint sein könnte.

Am Ende frag, wenn Du was nicht verstehst.

Herzliche Grüße

MAC

ChMessier
04.09.2006, 19:04
Hallo Yvonne, das sind zwei ganz verschiedene Fragen.

Du kannst dir also Astronomie nicht in Verbindung mit dem menschlichen Körper vorstellen? Wenn du durch das Okular deines Teleskops schaust, welchen Körper hast du dann?

Aber das ist es auch nicht. Unter Astrobiologie versteht man das mehr oder weniger theoretische Forschen (praktisch geht es aus naheliegenden Gründen nicht) über Leben auf anderen Planeten oder in anderen Sternensystemen.

Die Astrobiologie sucht Antworten auf die Fragen "Woher kommen wir?" - "Was ist Leben?" - "Sind wir allein im Universum?". Als Studienobjekt stehen den Astrobiologen jedoch nur Lebewesen auf der Erde zur Verfügung. Man studiert daher am meisten die "Extremophilen", das sind einfachste Lebewesen, wie Bakterien und Blaualgen, die unter sehr extremen Bedingungen leben und sich vermehren können, zum Beispiel im Eis oder in heißen Quellen, und anderen Stellen, auf denen die Bedingungen nicht viel anders sind, als auf anderen Himmelskörper.

Vielleicht findet man einmal auf einem anderen Körper unseres Sonnensystems Leben.Vielleicht auf dem Mars. Aber auch der Jupitermond Europa, der ganz von Eis bedeckt ist, soll unter dieser Eisschicht einen Ozean aus Wasser besitzen, in dem sich vielleicht Leben entwickelt haben könnte.

Aber zur Zeit ist Astrobiologie eigentlich nur etwas für Spekulanten. Erst, wenn wir auf Mars oder sonstwo Leben finden, können wir es erforschen. Und Leben bei anderen Sternen? Das wird wohl für immer Spekulation bleiben.

Keine Spekulation ist, dass viele Bestandteile des Lebens, zum Beispiel Aminosäuren, auch schon in den Tiefen des Weltalls festgestellt worden sind. Und es nicht ganz unmöglich, dass tausende von Lichtjahren von uns entfernt sich ein intelligentes Wesen fragt: Gibt es Leben im Universum, oder sind wir alleine?

Und nun zur Biophysik. Da bin ich leider nicht so genau informiert. Aber ganz in meiner Nachbarschaft wohnt ein Biophysiker. Im Gespräch habe ich mal vernommen, dass zu seinen Aufgaben die Berechnung der Kräfte gehört, die bei bestimmten Bewegungsabläufen auf die Knochen und die Gelenke einwirken. Auch die Strahlenbelastung, die der menschliche Körper vertragen kann, wird von ihm untersucht. Vielleicht hast du von deinen Eltern etwas über den Atomkraftwerk-Unfall in Tschernobyl in der Ukraine gehört. Er war 1986. In den Tagen danach traf man ihn zu Hause nicht an. Dafür war er aber täglich mehrmals im Regionalfernsehen zu sehen, wo er Erläuterungen abgeben musste.

Informationen über beide Begriffe kannst du auch bei www.wikipedia.de finden. Oder gib mal einen gesuchten Begriff bei google ein.

Salut
Willi

MiniAstrophysikerin
04.09.2006, 19:09
Hallo und danke für die Seiten von www.wikipedia.de
aber um erlich zu sein habe ich nicht gerade viel davon verstanden war etwas Kompliziert :eek:

Ich sage aber Trotz allem danke vielleicht hilft mir ja noch einer weiter...

Ach ja und noch ne Frage die ich ma so nebenbei fragen wollte ... gibt es euigentlich bücher nur von astrophysik???
Wenn ja wo wäre es gut Sie zu kaufen

LG und besten danke imvoraus

Yvonne

MiniAstrophysikerin
04.09.2006, 19:12
Hi danke
nun habe ich es verstanden, so kann man das natürlich auchverstehen wo anderes leben sein kann...

aber meine Frage mit den Lexikonen bleib...

nun weiß ich leider nur noch nicht was Biophysik im großen und ganzen ist

LG und besten dank im voraus

Yvonne

PS: Danke das ihr euch für mich einsetzt

mac
04.09.2006, 20:38
Hallo Yvonne,

Willi hat Dir ja schon einiges erklärt und auch geschrieben, daß er von Biophysik nicht so viel versteht. So geht es mir im wesentlichen auch.

Mein ältester Sohn Tobias aber arbeitet an einem biophysikalischen Thema an einem Max-Planck Institut. Wir unterhalten uns oft darüber und ich will versuchen Dir ein ganz klein wenig von den Grundprinzipien zu erklären, so gut wie ich es halt kann.

Was Biologie ist, weist Du schon so ungefähr aus der Schule. Die richtige (wissenschaftliche) Biologie ist allerdings ganz erheblich komplizierter.

Die Menschen, die in den entsprechenden Berufen arbeiten, verstehen inzwischen ziemlich gut wie die Chemie funktioniert, was da ganz genau bis in die winzigsten Details abläuft. Sie können auch schon sehr viele der chemischen Vorgänge die sie in den Bakterien-, Pflanzen- und Körperzellen entdeckt haben, nachmachen.

Was sie aber bisher nicht wissen: Wie funktioniert das alles zusammen? Dazu versuchen ganz viele Forschungsgruppen mit allen möglichen Methoden, Chemie, Physik, Informatik und was weis ich noch alles herauszufinden wie einzelne, ganz kleine Bauteile, zusammen mit anderen ganz kleinen Bauteilen funktionieren. Das Problem dabei ist ja immer, man kann die Bakterien oder die anderen Zellen nicht auseinander nehmen und die einzelnen Bauteile untersuchen, sie funktionieren nur gemeinsam mit den anderen und wenn sie nicht auseinander genommen sind, ist es so unübersichtlich wie eine Fabrik bei der man nur sieht was geht rein, was kommt raus, aber was innen drin geschieht kann man nicht sehen und reingehen geht nicht, weil man zu groß ist.

Tobias versucht zur Zeit ein Modell für einen kleinen Teil einer Bakterie zu entwickeln. Und zwar, wie macht die Bakterie es, daß sie bei gelb grünem Licht anders schwimmt als bei blauem Licht. Die Bakterie lebt, wie eine Pflanze (sie ist eine Pflanze) vom Licht. Die eine Lichtart kann sie als Nahrung verwenden, die andere ist auf Dauer gefährlich. Sie lebt im Wasser in Pfützen und Teichen und kann durch Wegschwimmen mit einem winzigen Propeller, der wie ein kleiner Korkenzieher aussieht hin oder her schwimmen.

Die Bakterien können natürlich nicht denken "ah, da ist was gutes zu futtern, da schwimme ich hin!" aber wenn sie das nicht können, wie machen sie es trotzdem richtig? Da daran noch geforscht wird, kann ich es Dir zur Zeit auch nicht sagen, aber ich kann Dir ein wenig erzählen, wer daran alles mitarbeitet.

Da gibt es welche, die herausgefunden haben, wie dieser Propeller es macht sich zu drehen ohne sich abzudrehen, wie es kommt, daß er sich links herum oder rechtsherum dreht und wo dafür der 'Schalter` ist und wie der funktioniert. Da wurden viele Messungen gemacht: Blaues Licht an, wie lange dauert es bis die Bakterie ihre Richtung wechselt, grünes Licht an, wie lange dauert es dann? Chemiker die herausgefunden haben wie die Bakterie das Licht überhaupt wahrnehmen kann und was dann chemisch in ihren 'Augen' passiert (das sind natürlich keine Augen wie unsere, sondern die melden nur weiter Licht an Licht aus und noch ein paar Stufen dazwischen mit mehr oder weniger Licht). Bio-Physiker, die sich raffinierte Methoden ausgedacht haben, wie man solche Sachen an den winzig kleinen (ohne Mikroskop unsichtbaren) Barkterien messen kann, ohne sie gleich kaputt zu machen. Die müssen nicht nur etwas von Physik verstehen, sondern auch sehr viel von den biologischen Funktionen die sie messen wollen. Im Großen, wie im winzig Kleinen.

Andere haben herausgefunden, wie das Weiter-Melden geht, vorallem wohin wird das weitergemeldet, wie unterscheidet die Bakterie die verschiedenen Lichtfarben, wie verändert sich dann die weitergemeldete Nachricht? (Das haben wieder die Chemiker zusammen mit den Physikern herausgefunden). Man hat jetzt einen riesigen Berg kleiner Bauteile angesammelt, von denen man teilweise weis, teilweise glaubt zu wissen und zum größten Teil keine Ahnung hat, wie sie für sich und wie sie untereinander funktionieren. Tobias versucht jetzt aus diesem Puzzle eine funktionierende Maschine zu bauen (im Computer als Simulation) und wenn sich diese Maschine am Ende so verhält, wie sich die Bakterie veralten hat, dann kann man hoffen, daß man auch die Stationen, die man nicht untersuchen konnte, möglicherweise doch versteht. Und wenn nicht, ist es zumindest etwas leichter, die Stellen zu finden die man möglicherweise noch nicht gut genug verstanden hat.

Wenn dann alles funktioniert, dann muß man sich was ausdenken, wie man das Modell prüfen kann? Also eine Vorhersage machen z.B. Wenn man das grüne Licht drei-mal für 10 Sekunden an macht und dazwischen das Blaue dann wird der Propeller nach 12 Sekunden anfangen sich in die andere Richtung zu drehen. Das kann man dann mit den echten Bakterien ausprobieren, stimmt's, dann scheint das Modell gut zu sein, stimmts nicht, fängt man neu an nachzudenken und zu überlegen warum es nicht stimmt.

Du siehst, sogar so eine winzige Bakterie ist so enerorm kompliziert, daß noch niemand wirklich versteht wie sie funktioniert. Wenn man das aber erst einmal versteht, hat man einen großen Schritt gemacht zu verstehen wie andere, ähnliche Mechanismen funktionieren könnten. Und danach kommt der nächste noch kompliziertere Schritt, wie funktionieren ganz viele Zellen gemeinsam in einem größeren Lebewesen?

Keiner von den Menschen die daran arbeiten, könnte das allein, jeder braucht jeden anderen, das Wissen und die Fähigkeiten der anderen. Und als Biophysiker hat man halt auch viel über Biologie und Chemie gelernt und es ist leichter, sich mit Biologen, Chemikern und Medizinern zu verständigen.

Herzliche Grüße

MAC

MiniAstrophysikerin
06.09.2006, 20:10
Hallo

Also nun habe ich beide Begriffe verstanden und wollte dafür mich erstmal ganz dolle bei euch beiden bedanken :)

LG
Yvonne

Schnapprollo
06.09.2006, 23:02
Hi Mac,

... ja ich schonwieder ... :o

Da du ja sozusagen an der Quelle sitzt und ich da nicht auf dem Laufenden bin hätt ich da mal 'ne Frage:

Mein letzte Kenntnisstand war folgender, dass man zwar Aminosäuren und DNS-Bausteine relativ einfach bilden kann. Jetzt aber die Sache mit der Information. Ab einer gewissen Länge der DNS (~20 Bausteine) steigt die Fehlerrate beim Kopiervorgang ohne Reparatur dramatisch an. Für ein Reparaturprotein würden aber - ich glaube - ~120 DNS-Informationen gebraucht. Also die Sache sich da irgendwie selbst auf den Füssen stand.
Gibts da schon was Neues?

Gunter

mac
07.09.2006, 00:06
Hallo Gunter,


Da du ja sozusagen an der Quelle sitzt und ich da nicht auf dem Laufenden bin hätt ich da mal 'ne Frage:

Mein letzte Kenntnisstand war folgender, dass man zwar Aminosäuren und DNS-Bausteine relativ einfach bilden kann. Jetzt aber die Sache mit der Information. Ab einer gewissen Länge der DNS (~20 Bausteine) steigt die Fehlerrate beim Kopiervorgang ohne Reparatur dramatisch an. Für ein Reparaturprotein würden aber - ich glaube - ~120 DNS-Informationen gebraucht. Also die Sache sich da irgendwie selbst auf den Füssen stand.
Gibts da schon was Neues?also die Information die Du jetzt suchst, hab' ich auch nicht. Aber aus einer anderen Warte betrachtet würde ich sagen: Die Information mag unter den Umständen, unter denen sie gewonnen wurde, sogar richtig sein, aber mit der Zuverlässigkeit bei der Kopie, wie sie in der Biologie abläuft, hat sie nichts zu tun.

Es gibt eine Erbkrankheit (nur?) bei Menschen, bei der die Fähigkeit der Zellen zur Reparatur gestört ist. (ob sie völlig ausgefallen ist, kann ich Dir nicht sagen) von hier z.B. http://www.themen-tv.de/gesundheit/bbc-exklusiv-/704.htm aus kannst Du Dich vielleicht weiterhangeln. Und sei sehr skeptisch mit irgendwelchen Meldungen über neue Medikamente zur Krebstherapie. Es ist absolut unfassbar, was für ein perfider Schwachsinn da zusammengeschrieben wird. (das regt mich deshalb so maßlos auf, weil damit jedesmal bei Menschen Hoffnungen geweckt werden, die einfach so nicht erfüllbar sind.)

Herzliche Grüße

MAC

Candlestick
07.09.2006, 00:37
Hallo erst mal ...

bin auch mal wieder hier, und hallo Mac (und danke für die Mühe einer detaillierten Antwort a.a.O]


Es ist absolut unfassbar, was für ein perfider Schwachsinn da zusammengeschrieben wird. (das regt mich deshalb so maßlos auf, weil damit jedesmal bei Menschen Hoffnungen geweckt werden, die einfach so nicht erfüllbar sind.)

Herzliche Grüße

MAC

Schön, dass ich nicht der einzige bin, dem dabei regelmäßig die Galle überläuft...
aber zurück zum Thema und damit "Hallo Schnapprollo":


Mein letzte Kenntnisstand war folgender, dass man zwar Aminosäuren und DNS-Bausteine relativ einfach bilden kann. Jetzt aber die Sache mit der Information. Ab einer gewissen Länge der DNS (~20 Bausteine) steigt die Fehlerrate beim Kopiervorgang ohne Reparatur dramatisch an. Für ein Reparaturprotein würden aber - ich glaube - ~120 DNS-Informationen gebraucht. Also die Sache sich da irgendwie selbst auf den Füssen stand.
Gibts da schon was Neues?


Als Vorwort: Wenn ich hier von Systemen schreibe, unterstelle ich nicht dass diese eine Intention/bewußtes Wirken besitzen, also reine Phänomenologie...

a) Was häufig verwechselt wird ist "Fehlerhäufigkeit/-rate" und "Fehlfunktion". Das System aus DNS (Speicher), RNS (Arbeitskopie) und Protein (Arbeitsmolekül) ist redundant, d.h. auch eine nicht allzu stark fehlerhafte Kopie der DNS/RNS kann noch die wesentlichen Funktionen erfüllen (sprich: sich zu replizieren, bzw Moleküle zu schaffen, die dies möglichst genau tun)
b) Das NS/Protein-System entwickelte sich (co)evolutiv, heißt zusammengefasst: je besser der Kopierer, desto schärfer (besser) die Kopie, (gilt besonders für alte Matrizennudeln), desto besser der Kopierer, der aufgrund dieser Kopie gebaut wird ...
c) ... ab einer gewissen Länge ...: Die Wahrscheinlichkeit eines Fehler ist unabhängig von der Grundlänge und wächst mit jeder einzelnen Base, richtig ist, dass zur Kodierung gegenwärtig existierender Reparaturenzyme (die - nebenbei bemerkt - auch nicht jeden Fehler beheben können) eine gewisse Mindestlänge erforderlich ist. Aber das halte ich nicht für einen Widerspruch, da auch diese Moleküle "Zeit hatten" sich zu entwickeln.

Hoffe, dass dieser Kommentar etwas zur Klärung beiträgt.:)


Es grüßt freundlich
Candlestick

Schnapprollo
07.09.2006, 00:56
Hi Mac, hallo Candlestik


Aber aus einer anderen Warte betrachtet würde ich sagen: Die Information mag unter den Umständen, unter denen sie gewonnen wurde, sogar richtig sein, aber mit der Zuverlässigkeit bei der Kopie, wie sie in der Biologie abläuft, hat sie nichts zu tun.

Nein, nicht soweit wenn das in einer fertigen Zelle versagt, soweit komm ich ja noch mit, sondern eher auf die Entstehung des Lebens überhaupt. Wie hat es die DNS geschafft ein Reparatuprogramm zu entwickeln und gleichzeitig für ihre fast fehlerfreie (Erst-) Kopie zu sorgen? Für die "Programmierung" von beiden sind zunächst mehr Informationen nötig als für die spätere "Selbsterhaltung" - wenn die DNS erstmal läuft.

herzlichst grüsst
Gunter

Candlestick
07.09.2006, 02:07
Hallo erst mal ...


Hi Mac, hallo Candlestik
... sondern eher auf die Entstehung des Lebens überhaupt...

Wie hat es die DNS geschafft ein Reparatuprogramm zu entwickeln und gleichzeitig für ihre fast fehlerfreie (Erst-) Kopie zu sorgen? Für die "Programmierung" von beiden sind zunächst mehr Informationen nötig als für die spätere "Selbsterhaltung" - wenn die DNS erstmal läuft.


... und hallo Schnapprollo

und danke, dass du fragst "wie" und nicht "warum".
Theorie: Ganz weit zurück am 'Beginn' allen Lebens gab's noch keine DNS, sondern einfachere, kleinere Moleküle (RNS), die die Fähigkeit katalytisch zu wirken und Informationen zu speichern in sich vereinigten.
IMO: Der für mich wesentliche Schritt war der, eine Sicherungskopie von sich (RNS) selbst zu erzeugen und damit von den 'Arbeitskopien' zu trennen. Eine negative Veränderung der Arbeitskopie durch Mutation ist "unangenehm" aber nicht dramatisch, es kann immer noch eine neue Arbeitskopie gezogen werden.

Einige dieser Arbeitskopien (RNS, kodiert durch die DNS) hatten oder erzeugten neue Moleküle (Proteine) mit Eigenschaften (wie auch immer), die die Information in der DNS konservierten. Alles funktioniert sehr nahe an, aber nicht genau zu 100%.
Der Rest ist das Kondensat aus viel Zeit und damit einer nahezu unermesslichen Anzahl an Versuchen. D.h. nicht die DNS "hat entwickelt" sondern es ist etwas entstanden, dass die heute beobachbaren Eigenschaften besitzt. Was wir heute sehen, ist das / sind die Resultat(e) dieser "Versuchsreihe", es ist / sie sind nicht optimal im Sinne der Informationserhaltung (schlösse Evolution aus) aber äußerst praktikabel, d.h. die Systeme sind genügend unzureichend, um Veränderungen zuzulassen (sonst säßen wir noch auf den Bäumen, andererseits sind Veränderungen in den allermeisten Fällen dem 'Original' unterlegen) hingegen genau genug, um ausreichend "funtionierende" Kopien des Systems zu erzeugen.

Die Mechanismen, DNS zu duplizieren sind bei allen lebenden Organismen einer Art gleich, sie funktionieren jedoch bei jedem Individuum ggf. sogar auf zellulärem Niveau in äußerst geringem Maße mit unterschiedlicher Effizienz.

Es grüßt freundlich
Candlestick

PS Das eigentlich Spannende für mich ist, das Reparatursysteme afaik ausschließlich auf der Ebene der Sicherungskopie arbeiten.

mac
07.09.2006, 02:37
Hallo Candlestick,

erst mal ein großes Dankeschön für Deine ausführlichen Erklärungen! :)
War mir nur ganz oberflächlich oder auch gar nicht bekannt.

So wie Du es erklärst, hört es sich entweder nach sehr intensivem Hobby oder Beruf an?



Der Rest ist das Kondensat aus viel Zeit und damit einer nahezu unermesslichen Anzahl an Versuchen. D.h. nicht die DNS "hat entwickelt" sondern es ist etwas entstanden, dass die heute beobachbaren Eigenschaften besitzt. Was wir heute sehen, ist das / sind die Resultat(e) dieser "Versuchsreihe", es ist / sie sind nicht optimal im Sinne der Informationserhaltung (schlösse Evolution aus) aber äußerst praktikabel, d.h. die Systeme sind genügend unzureichend, um Veränderungen zuzulassen...Ja, das ist, denke ich ein sehr wichtiger Punkt. Die Weitergabe von genetischer Information ist ganz stark geprägt durch einen geradezu verschwenderischen Überschuß, der es ohne weiteres gestattet, sogar bedeutende Anteile an Fehlern zu produzieren, ohne die Güte der Information nennenswert zu beeinträchtigen. Ich könnte mir sogar vorstellen, daß diese 'Verschwendung' vielleicht so eine Art Erbe ist, aus einer Zeit, als die Qualität der Kopien wesentlich schlechter war, als sie es bei den heutigen Lebewesen ist?

Herzliche Grüße

MAC

Schnapprollo
15.09.2006, 16:15
Hi Candlestick, Hallo Mac,

tschuldigung, dass ich euch warten lies, aber ich musste mich nochmal ärztlich durchchecken lassen.

Aber zum Thema:


Einige dieser Arbeitskopien (RNS, kodiert durch die DNS) hatten oder erzeugten neue Moleküle (Proteine) mit Eigenschaften (wie auch immer), die die Information in der DNS konservierten. Alles funktioniert sehr nahe an, aber nicht genau zu 100%.

Soweit schon klar. Dass es auf der frühen Erde oder sonst einem Himmelskörper (ich will aber damit jetzt keine neue Disskussion vom Zaun brechen) in einem versteckten Winkel genug Ressourcen an DNS-fähigen Material (Desoxyribose, Ribose, Nukleinsäuren, Aminosäuren und Phosphorsäure) gegeben hat und die Umweltbedingungen so günstig waren, dass die fragilen chemischen Verbindungen lange genug bestehen konnten um überhaupt eine Evolution starten zu können, nehm ich schon an. Was aber meine entscheidende Frage bleibt: Wie wurde der Informationsgehalt dupliziert und sogar erhöht? Oder für Informatiker: wie kann man mit einer Programmiersprache aus lediglich 4 Rechenfunktionen ein Programm erstellen, was sich 1. selbst dupliziert und 2. selbst debuggt (Fehler findet und korrigiert) ohne selbst neue Rechenfunktionen zu kreieren. Wenn das Programm einmal läuft ist es ja kein Problem mehr selbst auf Umwelteiflüsse (Mutationen) zu reagieren.
Beim Leben wie wir es kennen kommt erschwerend hinzu, dass RNA-Stücke sich zwar alleine durch Zufall bilden könnten und damit komplexere Eiweisse aufgebaut haben aber das reicht eben nicht zur "Vermehrung". Denn die RNS müsste das Enzym Reverse Transkriptase programmiert haben um eine teilbare Doppelstruktur (DNS) zu bilden (siehe Retroviren). Um die DNS zu teilen braucht man Eiweisse, die wiederum programmiert sein müssen ...
Alle die Eiweissketten, die für Vermehrung und Fehlerkorrektur verantwortlich sind haben aber eine derart Komplexe Struktur, dass sie nicht zufällig entstanden sein können. Ausserdem machen die Einzelteile allein keinen Sinn. Selbst wenn zufällig ~150 Aminosäuren sich zu Insulin verbunden hätten, es hätte noch keine Funktion gehabt - abgesehen davon das dieses Molekül ohne Konservierungsstoffe nur eine geringe Lebensdauer hat.
Oder ganz knapp: Die DNS hätte sich erfinden müssen um sich zu erfinden (in Abwandlung von Gödels Unvollständigkeitssatz).

Nur zur Anmerkung: ich glaube nicht, dass sich eine "höhere Intelligenz" hingesetzt und angefangen hat DNS-Stränge zu häkeln. Nein ich nehme schon an, dass das Universum in der Lage ist das "alleine" zu schaffen - aber wie?

Gruss
Gunter

mac
16.09.2006, 03:19
Hallo Gunter,

ich hoffe es geht Dir gut?


Im Prinzip stehe ich genau so mit vor Staunen offenem Mund vor dieser wunderbaren, faszinierenden und Ehrfurcht gebietenden Entwicklung wie Du.

Was uns allen vielleicht mehr oder weniger schwer fällt zu erkennen, ist die Macht, die in den Prinzipien der Evolution steckt.

Sehr große Lebewesen (z.B. Menschen) könnten, ohne äußere Störungen innerhalb der Existenzzeit der Menschheit, das Universum dicht gepackt mit Menschen füllen. Und das mit einer Generationszeit von 30 Jahren. Bei Bakterien liegt diese Zeit bei einigen zehn Minuten.

Das ist wie Wasser, das in einem noch so verschlungenen Labyrint einen Weg findet und ausbaut.

Der ungeheure Überschuß an Lebewesen einer Art, vorallem bei den allerkleinsten, generiert eine unglaublich hohe Menge an zufälligen Fehlern. Selbst wenn nur eine Chance von 1/1E18 besteht eine zufällige Verbesserung zu finden, sie wird gefunden, mit fast 100%tiger Sicherheit. Wer jetzt glaubt, daß der Weg vom Wurm zum Menschen aber doch viel weiter ist als von einer Bakterie zum Wurm, der irrt gewaltig. Ist die Bakterie erst einmal geschafft, dann ist der Rest kaum noch der Rede wert.

Ich könnte mir vorstellen, dass der Schlüssel zum Verständnis dieser Entwicklung an eben dieser Fähigkeit zur alle Maße übersteigenden Vermehrung liegt, und das von Anfang an.

Herzliche Grüße

MAC

Nachor
17.09.2006, 22:04
Nur zur Anmerkung: ich glaube nicht, dass sich eine "höhere Intelligenz" hingesetzt und angefangen hat DNS-Stränge zu häkeln. Nein ich nehme schon an, dass das Universum in der Lage ist das "alleine" zu schaffen - aber wie?

Gruss
Gunter

Zu dem Thema empfehle ich talkorigins.org, eine Website, die als Archiv aus der dazugehörigen Newsgroup hervorging.
Ist allerdings durchgängig auf Englisch. Zu deinem Thema, schau mal nach "Abiogenesis".

So weit ich mich erinnere, ist die DNS (in ihrer Funktion als "Langzeitspeicher") eigentlich jünger als die RNS.

Die Steigerung des Informationsgehaltes (und die Entstehung neuer Proteine) beginnt bei der DNS durch Fehler. Einer der Wege dorthin ist die ungeplante (aber nicht letale!) Duplikation eines Gens, wobei dann in späteren Generationen eines davon mutiert.
Auf einem ähnlichem Weg entstehen übrigens auch ganze Chromosomen neu.

Schnapprollo
18.09.2006, 02:27
Hi Nachor,


Zu dem Thema empfehle ich talkorigins.org, eine Website, die als Archiv aus der dazugehörigen Newsgroup hervorging.
Ist allerdings durchgängig auf Englisch. Zu deinem Thema, schau mal nach "Abiogenesis".

... ahso, könn' wir ja hier das Thema Astrobiologie zu machen :confused: - mach'n wir aba nich!


So weit ich mich erinnere, ist die DNS (in ihrer Funktion als "Langzeitspeicher") eigentlich jünger als die RNS.

... und das ist gerade das Problem. Das sich Messenger-RNS an Proteine bindet - ok. Das sind aber gerademal ein Tripplett an Nucleinsäuren mit einer Aminosäure. Transfer-RNS könnte zur Not auch ohne Ribosomen mit der mRNS Eiweisstrukturen bilden. Sie ist aber 1. nicht zur Vermehrung fähig (siehe Retroviren) und 2. über ~150 "Codes" nicht stabil - es sei denn, sie wird an ein Eiweiss gebunden dass aber erstmal als "Programm" vorliegen muss um hergestellt zu werden. Und sagen wir ruhig, dass ein RNS-Strang von 500 Sequenzen lange genug stabil war, ist damit noch nicht das Programm "Vermehrung", "Abfolge des Stranges" und "Fehlerkorrektur" zu codieren. Woher - ohne programmierte Eiweissstrukturen - soll die mRNS wissen dass sie nicht irgendwo in der Mitte der tRNS ansetzen darf und an welcher Seite der "Anfang" ist? Heute funktioniert das über Enzyme, aber die müssen ja auch erstmal "gefertigt" werden.
Und von der benötigten Grundmenge an einigermassen funktionierenden RNS-Strängen, die benötigt wird um zufällige Kopierfehler und Umwelteinflüsse nicht zum völligen Ende der Entwicklung zu bringen, mal ganz zu schweigen.
Und wenn man nur die Informatische Komponente betrachtet bleibt da ebenfalls Einiges unklar. Nehmen wir z.B. den einfachsten "Weg" um ein stabiles sich selbst erhaltendes, zur "Vermehrung" fähiges und weiterentwicklungsfähiges Programm: ein eindimensionaler zellularer Automat. Er besteht aus aneinandergereihten Zellen - auf einem unendlichem Band -, die jeweils die natürlichen Zahlen als Werte annehmen können. Eine beliebige Zelle wird mit z.B. 1 gefüllt. Mit der "einfachen" Regel, dass pro Zeitschritt der neue Wert jeder Zelle durch die Summe aus ihrem momentanen Wert und dem der rechten Nachbarzelle gegeben ist, ergibt sich für die ersten 5 Konfigurationen:

... 0|0|0|0|1|0|0|0|0
... 0|0|0|1|1|0|0|0|0
... 0|0|1|2|1|0|0|0|0
... 0|1|3|3|1|0|0|0|0
... 1|4|6|4|1|0|0|0|0

Das Ergebnis ist die Berechnung der Binominalkoeffizienten. Der Informationsgehalt wird enorm erhöht. Knackpunkt ist aber die Codierung der Rechenvorschrift. In diesem Fall kam sie "von Aussen". Zur Programmierung der Rechenregel muss:

bestimme den aktuellen Wert + bestimme den Wert der rechten Zelle + addiere + trage den Wert ein + gehe zur nächsten Zelle

mindestens vorhanden sein.

Wenn man diese Schritte ebenfalls als Zellwerte codiert (z.B. bestimme den Wert der Zelle = 5, ...) müssten die ja vor Start in der richtigen Reihenfolge und ggf. getrennt von den Rechenergebnissen aufgebracht werden. Selbst wenn diese Codes durch Umwelteinflüsse zufällig in der richtigen Reihenfolge auf das Band gebracht werden, muss irgendwo definiert sein, dass z.B. 5 = lese den Wert der Zelle bedeutet.

Übertragen auf eine Erst-Codierung von RNS oder DNS, dass sie sich zumindest erstmal vermehrt und erweitert würde das bedeuten, dass die Wahrscheinlichkeit (bei optimalsten Bedingungen) verschwindend gering wird. Ca. 10.000 von 4 Nukleinsäuren (10.000^4 Möglichkeiten / 3 [Triplettcodierung] / 3 [von 64 möglichen Tripletts werden nur 20 verschiedene Aminosäuren codiert]) gebunden an Ribose (^2) und Phosphorsäure (^2) müssten zur richtigen Zeit am selben Ort (Volumen der möglichen Biosphäre ^3^3^3) sein. Und das ist wirklich die größte Wahrscheinlichkeit weil, dass sich Nucleinsäuren so ohne weiters mit Ribose und Phosphorsäure oder Aminosäuren verbinden, dass neben diesen Bausteinen noch andere Moleküle (Wasser, ...) das mögliche Biotop füllen, dass nur ca. 5% der entstandenen RNS-Moleküle überhaupt "entwicklungsfähig" sind lässt die Wahrscheinlichkeit weiter erheblich sinken (ich weiss garnicht ob dazu der Kohlenstoffvorrat der Erde reicht).
Alles in Allem ist mir die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Leben aus seinen Grundbausteinen selbst organisiert hat viel zu gering. Ich denke es muss noch einen anderen anorganischen Mechanismus geben, der diese Entstehung katalysiert hat (also die Wahrscheinlichkeit wesentlich erhöht hat).
Aber welcher?

Gruss
Gunter

Nachor
18.09.2006, 09:23
Grundlegend fängst du genau von der falschen Seite an. DNS und RNS werden für die primitivsten selbstreplizierende Systeme nämlich nicht gebraucht (das können schon kurze Peptide, siehe die Ghadiri Gruppe), und diese Moleküle erreichen durch Mutation sehr schnell (nach wenigen Schritten) bereits autokatalytische Funktionen.
Und mit Wahrscheinlichkeitsrechnung kommt man weder in der Biologie noch in der Chemie weit - viele der Prozesse dort sind alles andere als "rein zufällig" (sondern eher "fast unvermeidlich"), außerdem muß (was besonders Kreationisten gerne vergessen) die Populationsgröße berücksichtigt werden.
Lies dazu mal den Abschnitt http://talkorigins.org/faqs/abioprob/abioprob.html#Search

Die Hauptseite: http://talkorigins.org/faqs/abioprob/abioprob.html insgesamt gibt einen ganz guten Überblick über die Prozesse zur Entstehung der ersten Lebensformen.

Schnapprollo
18.09.2006, 14:48
Hi Nachor,


Grundlegend fängst du genau von der falschen Seite an. DNS und RNS werden für die primitivsten selbstreplizierende Systeme nämlich nicht gebraucht (das können schon kurze Peptide, siehe die Ghadiri Gruppe), und diese Moleküle erreichen durch Mutation sehr schnell (nach wenigen Schritten) bereits autokatalytische Funktionen.

Gut, dann schieben wir das Problem von RNS eben zu den Eiweißen. Gelöst ist es dadurch aber noch lage nicht.


Und mit Wahrscheinlichkeitsrechnung kommt man weder in der Biologie noch in der Chemie weit - viele der Prozesse dort sind alles andere als "rein zufällig" (sondern eher "fast unvermeidlich"), außerdem muß (was besonders Kreationisten gerne vergessen) die Populationsgröße berücksichtigt werden.

Ok. Dann schau dir mal die Bifurkationsdiagramme der Populationsbiologen oder die Erläuterungen zur Belousov-Zhabotinsky-Reaktion an. Die bestehen nämlich nur aus Wahrscheinlichkeiten (Unvorhersagbarkeit) komplexen Verhaltens. Dieses Verhalten ist aber weder "rein zufällig" (=chaotisch) noch "fast unvermeidlich" (=vorhersagbar) sondern durch Iteration, Rückkopplung und Selbstbezüglichkeit (=komplex) geprägt. Dadurch ist ja erst die Evolution sinnvoll. Was aber allen Systemen komplexen Verhaltens (ob Biotope, Quanteneffekte, Sanddünen, Erdbeben, Zellulare Automaten, ...) zugrunde liegt ist der Gödelsche Unvollständigkeitssatz: Dass das Verhalten eines komplexen Systems nicht durch die Summe der Eigenschaften seiner Teile erklärt werden kann. Also ob man nun von einem "Spielplan" ausgeht (Kreativismus, schwaches anthropisches Prinzip, ...) oder von Selbstorganisation komplexer Zustände (nach Bak, Tang und Wiesinger), erklärbar sind die Eigenschaften nur in einem jeweiligen Kontext ausserhalb des Systems.
In allen naturwissenschaftlichen Bereichen lässt sich komplexes Verhalten nicht ausschließlich mit den Eigenschaften der Agenten erklären. Ob komplexe Arithmetik, Sozialverhalten, Kursschwankungen an der Börse, Eintritt und Ausmaß von Erdbeben oder Lawinenabgängen, Autobahnstaus, Wirbelstürme, Aufenthaltswarscheinlichkeiten der Quantenobjekte, etc.
Und ausgerechnet für den Übergang zum Leben soll das anders sein???

Gruss
Gunter