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Thema: Wahrscheinlichkeit und Einzigartigkeit von Leben

  1. #141
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    http://www.spiegel.de/wissenschaft/n...684654,00.html
    Mal wieder was Populärwissenschaftliches fürs gemeine Volk

  2. #142
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    Hallo Monod,

    Zitat Zitat von Monod Beitrag anzeigen
    Da ich mich zufällig ein wenig in dieser Materie auskenne, kann ich "Argumente" wie die hier zur Sprache gebrachten adäquat einordnen, so dass Luftschlösser wie dieses hier als haltlos entzaubert werden können.
    Zufällig bin ich beim Googeln auf ein 160 Seiten langes PDF gestossen, welches zum grosse Teil unser Thema behandelt. Stammt das vielleicht von Ihnen?

    Ihre Kritik an Mahanandas Vorgehensweise finde ich berechtigt, wenn auch nicht in dieser Deftigkeit. Eine wissenschaftliche Koryphäe mit interdisziplinärer Sichtweise werden wir hier wohl eher nicht antreffen, um dieses Thema zu diskutieren.
    Viele Beiträge hier sind doch geradezu ein Paradebeispiel für Evolution.
    Mit viel Energie und den gerade zur Verfügung stehenden Resourcen wird eine Gedankenkette entwickelt, die häufig keine Früchte trägt. C`est la vie, könnte man sagen....

    Mit freundlichem Gruß

    compromix

  3. #143
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    Hallo Kibo,

    Zitat Zitat von Kibo Beitrag anzeigen
    http://www.spiegel.de/wissenschaft/n...684654,00.html
    Mal wieder was Populärwissenschaftliches fürs gemeine Volk
    Hier noch etwas mehr für "uns Volk".

    compromix

  4. #144
    Monod ist offline Registriertes Mitglied
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    @ compromix:

    Welches PDF meinen Sie?

    Ihre Kritik an Mahanandas Vorgehensweise finde ich berechtigt, wenn auch nicht in dieser Deftigkeit.
    Gut. Wenn ich Mahananda damit verärgert haben sollte, möchte ich mich hiermit für die Wortwahl entschuldigen. Mir ging es bei der "Entzauberung" ausschließlich um die Sache und nicht um seine Person. Ich hoffe, dass er das entsprechend einordnen kann.

    Mit viel Energie und den gerade zur Verfügung stehenden Resourcen wird eine Gedankenkette entwickelt, die häufig keine Früchte trägt.
    Oftmals aber doch. Und Mahanandas Beiträge sind dabei in den meisten (!) Fällen äußerst hilfreich gewesen.

    Monod
    Das Universum trug weder das Leben, noch trug die Biosphäre den Menschen in sich. Wenn er diese Botschaft in ihrer vollen Bedeutung aufnimmt, dann muss der Mensch endlich aus seinem tausendjährigen Traum erwachen und seine totale Verlassenheit, seine radikale Fremdheit erkennen. Nicht nur sein Los, auch seine Pflicht steht nirgendwo geschrieben. Es ist an ihm, zwischen dem Reich und der Finsternis zu wählen.

    Jacques Monod - Zufall und Notwendigkeit

  5. #145
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    Hallo Monod,

    Zitat Zitat von Monod Beitrag anzeigen
    Welches PDF meinen Sie?
    Ich habe Ihnen diesbezüglich eine PN zugesandt.

    Zitat Zitat von Monod Beitrag anzeigen
    ..... Und Mahanandas Beiträge sind dabei in den meisten (!) Fällen äußerst hilfreich gewesen.
    Es wäre schön, wenn er sich über diese Einschätzung genauso freuen könnte, wie ich.

    Mit freundlichem Gruß

    compromix

  6. #146
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    Hallo,

    ich hatte in den letzten Tagen wenig Zeit, darum konnte ich auf Monods Replik nicht reagieren. Zunächst zur Beruhigung: Ich bin nicht verärgert über die Kritik! Und ja, die Kritik ist berechtigt, weil ich mich von dem glatten Aufgehen bei den Resultaten habe blenden lassen. Es wird demnächst nicht wieder vorkommen

    Nun aber zum Thema: In Kibos Link (Spiegel-Online-Artikel) wird sehr schön der aktuelle Stand bei der Erforschung der Biogenese vermittelt. Man erkennt, wie bereits auf der molekularen Ebene Selbstorganisationsprozesse einsetzen, die sich unter günstigen Umständen wechselseitig verstärken. Besonders faszinierend erscheinen mir die spontanen Teilungen der Vesikel. Wenn parallel dazu die RNA-Replikation verläuft, ist es eigentlich nur eine Frage der Zeit, bis zufällig ein RNA-haltiges Vesikel erscheint, welches Replikation, Transport der beiden RNA-Genome in die polaren Enden der Vesikel und Vesikelteilung zeitlich so aufeinander abstimmt, dass eine teilungsfähige Protozelle entstanden ist. Der Haken ist allerdings der Vererbungsmechanismus, also - wie "merkt" sich die Protozelle, dass der gelungene synchrone Vorgang sich erneut wiederholt? Ich denke, dass hier noch eine größere Hürde zu überwinden ist, um den Weg zu echten Zellen aufzuklären. Dennoch: Es ist erstaunlich, wie weit man schon gekommen ist!

    Viele Grüße!

    P.S.: Vielen Dank an Kibo und compromix für die Links sowie zusätzlich puma für die moralische Unterstützung.

  7. #147
    Monod ist offline Registriertes Mitglied
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    @ Mahananda:

    Es freut mich, dass Sie meine Kritik nicht verärgert hat.

    Zum Artikel von Szostak und Ricardo: Beide Autoren favorisieren hier die "Replikator-zuerst-Hypothese", nach der zunächst ein System der Selbstreplikation entstanden ist, bevor dieses dann den Stoffwechsel inklusive der Proteinbiosynthese für sich erschloss. Die beschriebene spontane Vesikelteilung ist zwar interessant, gibt aber keinen Aufschluss über die Koordination von Replikation und Zellteilung.

    Das umgekehrte Problem entsteht bei der "Stoffwechsel-zuerst-Hypothese". Hier wird der Entwicklung der Biokatalysatoren der Vorrang gegeben - also eine Protein-Welt im Verein mit einer Lipid-Welt (D. Deamer u.a.) als Vorläufer bzw. Parallel-Läufer einer RNA-Welt. Die "Erfindung" der Selbstreplikation gelänge dann erst, nachdem sich einige fundamentale Stoffwechselwege in den Vesikeln etabliert hatten (z.B. Glykolyse). Die RNA-Nucleotide (u.a. ATP-Moleküle) standen am Anfang als Energielieferant zur Verfügung. Später wurden sie zu Speichermolekülen umfunktioniert, um die Proteinbiosynthese fehlertoleranter zu gestalten. Damit einher ging die "Erfindung" des Genoms.

    Auch hier liegt der Knackpunkt in der Koordination von Stoffwechsel und Zellteilung, da ohne Genom die Verteilung der Proteine in den Tochtervesikeln zufällig der Verteilung im Elternvesikel gleichen, damit diese einen ähnlichen Stoffwechsel zuwege bringen. Andererseits unterliegen solche Vesikel einem stärkeren Selektionsdruck, so dass nach einer gewissen Zeit solche Vesikel länger existieren und sich erfolgreicher vermehren können, die auf die selbstreplikative Fähigkeit der RNA zurückgreifen können, um einen relativ stabilen Proteinvorrat zu beherbergen, der funktionierende Stoffwechselwege konservieren kann.

    Die Wahrheit liegt - wie so oft - wahrscheinlich in der Mitte. RNA-Welt und Protein/Lipid-Welt entwickelten sich nicht nur parallel nebeneinander in disjunkten Arealen, sondern partiell in überlappenden Bereichen, so dass RNA-Selbstreplikation in proteinhaltigen Vesikeln ablaufen konnte. Die darin bereits etablierten Stoffwechselwege bedurften dann der Kopplung mit der zunächst sich selbst genügenden RNA-Chemie. Mit der Einbindung der Ribosomen (Komplexe aus RNA und Protein) in die Proteinbiosynthese gelang dies schließlich. Offen bleibt allerdings nach wie vor die Koordination zwischen Genom-Teilung und Zell-Teilung. Hier sehe ich die Schlüsselstelle zur Aufklärung des Verlaufs von Biogenesen schlechthin.

    Monod
    Das Universum trug weder das Leben, noch trug die Biosphäre den Menschen in sich. Wenn er diese Botschaft in ihrer vollen Bedeutung aufnimmt, dann muss der Mensch endlich aus seinem tausendjährigen Traum erwachen und seine totale Verlassenheit, seine radikale Fremdheit erkennen. Nicht nur sein Los, auch seine Pflicht steht nirgendwo geschrieben. Es ist an ihm, zwischen dem Reich und der Finsternis zu wählen.

    Jacques Monod - Zufall und Notwendigkeit

  8. #148
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    Standard

    Habe mal alles so zusammengefasst was ich so in Wissenschaftlichen Magazienen gefunden habe und im Netz...
    Ich finde das oft falsch gerechnet wird ...
    Beispiel wird oft gesagt das die Milchstasse 200 Milliarden Sterne hat und somit Kandidaten für Leben... das stimmt aber nicht... hier eine kleine Begründung warum....

    Die Drake-Gleichung lautet explizit:

    Nheute = R* fh fp ne fl fi fc L

    N heute – Die Anzahl intelligenter Zivilisationen, die heute in einer Galaxie existieren
    L - Die mittlere Lebensdauer technisch hochentwickelter Zivilisationen.
    R* - Die mittlere Sternenentstehungsrate dieser Galaxie gemittelt über L.
    fh - Der Anteil der Sterne, die eine Ökosphäre (habitable Zone, HZ) haben,
    fp - Der Anteil der Sterne, die ein Planetensystem besitzen,
    ne - Die mittlere Anzahl von Planeten in einem Planetensystem, die in die Ökosphäre fallen, also geeignet sind, biologisches Leben hervorzubringen,
    fl - Die mittlere Anzahl solcher geeigneter Planeten, die tatsächlich Leben hervorbrin*gen,
    fi - Der Anteil solcher Biosphären, auf denen sich intelligentes Leben bildet,
    fc - Der Anteil solcher Zivilisationen, die fortgeschrittene Techniken zur Kommunikati*on entwickeln,

    R* ~ gemessen
    fh ~ geraten
    fp ~ gemessen
    ne ~ geschätzt
    fj - geraten
    fi - geraten
    fc - geraten
    L ~ geraten / wahrscheinlich

    Kern des Fermi-Paradoxons ist folgende Überlegung:

    Wenn in der Milchstraße auch nur eine einzige Zivilisation existiert, die zu interstellarer Kolonisation fähig ist, dann könnte die gesamte Galaxis innerhalb weniger Millionen Jahre vollständig kolonisiert sein. Die Milchstraße ist nun weitaus älter als die notwendigen 20 bis 40 Millionen Jahre; folglich sollten außerirdische Zivilisationen überall in unserer galaktischen Nachbarschaft existieren. Bisher konnte jedoch kein Hinweis auf extraterrestrische Zivilisationen gefunden werden.

    Erdatmosphären:

    1. Sonnennebel (H, He) wurde weggeblasen.
    2. Vulkanische Gase (H2S, H2O, CO2, CH4, N2, H2, He, NH3, ...), Zerlegung von H2O in H2 und O2 durch die
    Sonnenstrahlung, Bindung großer Mengen von CO2 in Form von Kalkstein.
    3. Mit der Entstehung von Pflanzen, Umwandlung in die heutige Zusammensetzung der Atmosphäre.

    Unwahrscheinlichkeit von Leben.
    Bakterium Escherichia coli = enthält mit seinen etwa 2500 Genen eine Informationsmenge von etwa sechs Millionen Bits
    Um eine solche Informationsmenge durch Zufall aus Aminosäurenbasen der irdischen Ursuppe zusammen*zubauen wären etwa 10 hoch1.800.000 Jahre notwendig gewesen.
    Und falls es doch so war, dann können wir angesichts dieser überwältigenden Unwahrscheinlichkeit mit Gewissheit sagen, dass die Erde der einzige Planet im Universum ist, auf dem dieser Prozess je stattgefunden hat.
    Leben ist nach 1 Milliarde Jahren, nach Entstehung des Planeten, möglich.

    Bedingungen für die Existenz von Leben

    Vorhandensein geeigneter chemischer Elemente (vor allem C, N, O, H, S und Spurenelemente).
    Eingeschränkter Temperaturbereich (ca. -25°C ..+100°C); wenigstens zeitweise muss die Temperatur über 0°C liegen, damit Wasser in flüssiger Form vorliegt.
    Hinreichendes Alter des Himmelskörpers wegen der für höheres Leben notwendigen Entwicklungsdauer. Silizium bildet zwar auch Ketten aber erst ab - 200° Celsius.

    Voraussetzungen für Leben

    Leben so wie wir es kennen

    benötigt Kohlenstoff
    braucht Wasser (flüssig)
    Lebensraum / Planeten!
    Atmosphäre (und nicht nur Exosphäre) muss UV- und Röntgen-Strahlung filtern
    Artenvielfalt
    Magnetfeld
    Kurze Rotationsdauer

    Essentielle Eigenschaften des Lebens sind:

    Fortpflanzung
    Stoffwechsel
    Mutationen
    (mögliche) Teilfunktionen des Lebens
    Fortbewegung
    Reizempfinden
    Vererbung
    Regulation


    Intelligentes Leben?

    Intelligenz: Einsicht, Erkenntnisvermögen
    räumliches Vorstellungsvermögen
    Rechenfähigkeit
    Sprachverständnis
    Gedächtnis
    logisches Denken
    erfordert komplexes Leben (Mehrzeller)

    Grenzen für die Lebensdauer einer Zivilisation

    Selbstvernichtung durch Krieg.
    Übervölkerung, Erschöpfung der Naturschätze, ökologische Selbstvernichtung.
    Starke Klimaschwankungen, lange Kälteperioden.
    Starke Radioaktivität und Röntgenstrahlung z.B. durch die Explosion einer Supernova in Abstand bis 10pc.
    Riesenstadium des Zentralgestirns.
    Entwicklung von intelligentem Leben beeinflusst Lebensraum
    Kometeneinschlag

    Eine kurze Geschichte des Lebens

    Urknall: vor 13.7 Milliarden Jahren
    Entstehung des Sonnensystems und der Erde vor 4.6 Milliarden Jahren
    Phase intensiver Einschläge bis vor ca. 3.8 Milliarden
    Jahren (Wasser + komplexe Moleküle)
    Entstehung von Leben (Prokaryoten: Archaeen und
    Bakterien): vor ca.3.6 Milliarden Jahren
    Eukaryoten: vor ca. 2 Milliarden Jahren
    Mehrzeller: vor ca. 600 Millionen Jahren
    Menschen: vor ca. 2.5 Millionen Jahren
    Den Homo sapiens gibt es erst seit etwa 160 Tausend Jahren, also erst seit ganz kurzer Zeit.

    Geeigneter Planet

    Richtige Größe - um Atmosphäre zu halten.
    Die charakteristische thermische Geschwindigkeit
    der Teilchen der Atmosphäre muss (beträchtlich) kleiner sein als die Entweichgeschwindigkeit des Planeten. Nicht zu groß da sonst die Gravitation alles platt drückt, z.B. normaler Sturz aus dem Stand kann Lebensgefährlich sein.

    stabile Planetenbahnen / eher rund als elyptisch um die Sonne
    braucht Zeit + stabile Bedingungen
    einen Jupiter - reduziert die Wahrscheinlichkeit von Asteroiden Einschlägen auf die Erde auf 10 - 100 Millionen Jahre. Ohne Jupiter 10 - 100 Tausend Jahre
    moderate Jahreszeiten
    richtige Neigung der Erdachse / Mond stabilisiert Erdachse
    Plattentektonik / reguliert zusammen mit Oberflächenwasser den CO2 Gehalt in der Atmosphäre wichtig für Temperaturregelung
    natürlicher Treibhauseffekt

    Richtige Entfernung zum Stern / Galaxis

    1/3 der Galaxis kann als habitable Zone angesehen werden, diese liegt mittig, nicht zu nahe am Kern da Supernovas Leben im Radius von 160 - 200 Lj vernichten und nicht zu nahe an den Randzonen. Die Sonnen am Rand haben keinen hohen Metallgehalt. Wichtig für die Planetenentstehung.
    Richtige Art der Galaxie
    in der habitablen Zone des Sterns

    Der richtige Stern / Spektralklassen

    Geeignete Sterne für Erdähnliche Planeten sind hauptsächlich gelbe Zwerge (Sonne) oder orangene Zwerge.
    O , B , A , F = 6000 bis 50.000 Kelvin sind zu heiß, daher eine kurze Lebensdauer und sie haben eine niedrige Metallhäufigkeit, wichtig für die Entstehung von Planeten.
    K , G = 3500 - 5900 Kelvin ideale Temperatur und Metallhäufigkeit.
    M , L , T , R , S , N = 1900 - 3350 Kelvin sind zu kalt. Planeten wären Rotationsgebungen.
    Doppelsterne / Mehrfachsysteme entfallen für Leben auf Planeten

    Hoffe es stimmt alles soweit ... für Verbesserungen bin ich dankbar..
    Geändert von comhq (08.05.2010 um 17:30 Uhr)

  9. #149
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    Zitat Zitat von comhq Beitrag anzeigen
    Hoffe es stimmt alles soweit ... für Verbesserungen bin ich dankbar..
    Ziemlich gute Zusammenfassung.
    Ich würde allerdings den Temperaturbereich nicht bei 100°C beschränken. Das ist bloß zufällig die Siedetemperatur von Wasser auf der Erde. Es gibt auf der Erde keinen Ort, der konstant höheren Druck und höhere Wassertemperatur aufrecht erhält, sodass sich wahrscheinlich keine Lebewesen an diese Temperaturen angepasst haben. Wir kennen kein Argument dafür, dass nicht in einem anderen Sonnensystem ein Planet existiert mit einem Ozean, in dem sich Fische bei 200°C erst richtig wohl fühlen. Wasser kann bei 221 Bar bei bis zu 374,15 °C flüssig bleiben.

  10. #150
    Monod ist offline Registriertes Mitglied
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    @ comhq:

    Um eine solche Informationsmenge durch Zufall aus Aminosäurenbasen der irdischen Ursuppe zusammen*zubauen wären etwa 10 hoch1.800.000 Jahre notwendig gewesen.
    Das ist falsch. Rein rechnerisch mag das zwar stimmen, aber in der Realität verlaufen die Dinge anders. Die Naturgesetze wirken hier kanalisierend. Jedes halbwegs funktionsfähige Protein schränkt die Möglichkeiten weiterer Entwicklungen ein. Über die Selektion bleiben nur noch die funktionsfähigen Varianten übrig. Diese bilden den Pool, der als Ausgangspunkt für weitere Differenzierungen fungiert. Mit fortschreitender Entwicklung engen sich die realisierbaren Varianten für Proteine immer stärker ein, so dass der reine Zufall kanalisiert wird hin zu einem kumulativen Zufall. Richard Dawkins hat das in "Der blinde Uhrmacher" sehr schön beschrieben. Zu bedenken ist, dass Evolution kein Ziel kennt. Die Gensequenz eines Bakteriums ist zwar das Ergebnis eines Zufallsprozesses, aber es wurden zu keiner Zeit alle mathematisch möglichen Permutationen durchprobiert. Von daher ist hier die Anwendung der Wahrscheinlichkeitsrechnung in Bezug auf tatsächlich realisierte Lösungen nicht angebracht. Die Lebewesen der Erde sind die Lösungen, die sich im Lauf der Zeit durchgesetzt haben, weil die Selektion dies zuließ. Eine unbekannte Zahl von ebenfalls möglichen Lösungen hatte diese Chance nie und wird sie auch nie haben, da die biochemischen Prozesse, die heute ablaufen, nur noch eine beschränkte Zahl von Möglichkeiten zulassen. Ob und wenn ja, in welcher Vielfalt sich andere Biochemien als irdische im Universum etabliert und entfaltet haben, ist aus einer Wahrscheinlichkeitsrechnung nicht abzuleiten. In Wien wird ja gerade danach geforscht, welche alternativen Biochemien möglich sind. Ich denke nicht, dass die Variante RNA+DNA+Aminosäuren der Weisheit einziger Schluss sind. Die organische Chemie hält bestimmt noch weitere Überraschungen bereit, die sich im Rahmen einer organisierten Einheit (Zelle) zu einem sich selbst erhaltenden und vermehrenden System verwirklichen können.

    (mögliche) Teilfunktionen des Lebens
    Fortbewegung
    Reizempfinden
    Vererbung
    Regulation
    Die fett hervorgehobenen Teilfunktionen sind essentiell. Anderenfalls wären Mutationen wirkungslos (wenn es keine Vererbung gäbe) und Stoffwechsel würde ohne Regulation nicht stattfinden. Evolution natürlich ebenfalls nicht.

    Monod
    Das Universum trug weder das Leben, noch trug die Biosphäre den Menschen in sich. Wenn er diese Botschaft in ihrer vollen Bedeutung aufnimmt, dann muss der Mensch endlich aus seinem tausendjährigen Traum erwachen und seine totale Verlassenheit, seine radikale Fremdheit erkennen. Nicht nur sein Los, auch seine Pflicht steht nirgendwo geschrieben. Es ist an ihm, zwischen dem Reich und der Finsternis zu wählen.

    Jacques Monod - Zufall und Notwendigkeit

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