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Thema: Wahrscheinlichkeit und Einzigartigkeit von Leben

  1. #231
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    Hallo Dgoe,

    Wenn der Aufwand für relativ wenig Nutzen groß war, so dass die Translation sich energiesparsamer darstellte, dann war der Druck in diese Richtung vielleicht viel umfassender, als nur Selektionsdruck?
    Mit Energie sparen hat das eher wenig zu tun. Translation eröffnete eine größere Vielfalt an Katalysemöglichkeiten und damit gangbare Lösungen für einen reichhaltigeren Stoffwechsel, der seinerseits das System als Ganzes robuster machte als vorher. Und das ist dann ein Selektionsvorteil gegenüber weniger robusten Systemen, die keine Translation aufwiesen. Insofern gab es keinen Druck hin zur Translation, der dann selektiv wirksam wurde. Die Systeme kamen ohne Translation auch ganz gut zurecht und spezialisierten sich in Richtung Sequenzenanzahl (also die schiere Anzahl an Makromolekülen, um eine große Auswahl an Zufalls-Sequenzen zur Verfügung zu haben), so dass die Systeme tendenziell größer bzw. umfangreicher wurden.

    Je größer so ein System wird, um so uneffizienter wird die Bereitstellung mit zufällig geeigneten Sequenzen, so dass es an den Rändern gewissermaßen erodiert. Aber dieser Evolutionsprozess in die Breite hätte beliebig lange laufen können. Es gab da keinen Trend in Richtung Translation. Aber als dann Translation entstanden war und sich über Rückkopplung durch geeignete Proteine in die Erhaltung und Vervielfältigung der RNA etablieren konnte, kam sofort der selektive Vorteil zum Tragen, und dieses Ursprungssystem setzte sich über seine Mitkonkurrenten um Ressourcen durch.

    ... und wartet man Jahrhundertmillionen Jahre an Aberquintilliarden lokalen kleinen Orten ab, dann würde es doch eher wundern, wenn die nicht auf den Trichter kommen!?
    So lange uns konkrete Anhaltspunkte fehlen, die sich in konkreten Wahrscheinlichkeiten als Zahlenwert wiedergeben lassen, bleibt immer auch noch Raum zum Wundern offen ...

    Viele Grüße!

  2. #232
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    Hallo Mahananda,

    ja, das ist schon sehr verwunderlich in der Tat. So viele gegenseitige Abhängigkeiten, lässt man was weg, geht gar nichts mehr. Muss auf einen Schlag entstanden sein, oder was kann man noch loskoppeln, vereinfachen? Du hättest es bestimmt schon erwähnt.

    Zumindest war die Suppe früher schon recht "dick", gefüllt mit allerlei, ein Blitzschlag zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort kommt wohl eher nicht in Frage.

    Muss das alles noch etwas verdauen...

    Gruß,
    Dgoe

  3. #233
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    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen
    Es gab da keinen Trend in Richtung Translation. Aber als dann Translation entstanden war und ...
    Da kann einfach irgend etwas nicht dran stimmen. Da stand sicher keiner mit einen tollen Translationsmachmaschine dort rum und hat einfach den Schalter umgelegt.

    Es MUSS einen Trend dorthin gegeben haben, was obendrein möglicherweise total normales, was sich unter gegebenen Umständen universumsweit immer wieder so ergibt...

    Die Zutaten sind ja schon mal nahezu überall gegeben, siehe Parallelthread. Kommt nur noch das passende Milieu, das dies einfach hergeben muss - sonst wären wir nicht da.

    Gruß,
    Dgoe

  4. #234
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    Hallo Dgoe,

    Es MUSS einen Trend dorthin gegeben haben ...
    Aus der Perspektive der chemischen Reaktionen heraus lässt sich kein MUSS ableiten. Translation ist ja nicht primär ein chemisches Problem, sondern ein organisatorisches. Die zugrundeliegende Chemie (Basenpaarung mit Wasserstoffbrücken; Transpeptidierung im PTC der großen Ribosomen-Untereinheit durch Ribozym-Aktivität) schafft ja nur die Basis, auf der eine höhere Organisiertheit erwachsen kann. Ob sie dann aber tatsächlich daraus erwächst, ist eine Frage der Umstände. Und diese Umstände sind uns weitgehend unbekannt.

    Es kann sich z.B. um eine zufällige Choreographie von jeweils getrennt ablaufenden Einzelprozessen gehandelt haben, die den Translationsmechanismus in Gang setzte, die sich so andernorts nicht wiederholen würde. Es kann aber auch ein sich langfristig zwangsläufig einstellendes Resultat der Interaktion zwischen kurzen RNA-Oligomeren und Oligopeptiden handeln, die sich sukzessive zu immer größerer Komplexität hochschaukelte. Aber über dieses "Hochschaukeln" haben wir noch keine genaueren Erkenntnisse. Momentan ist da noch alles offen, also von "rein zufällig und unwiederholbar" bis zu "auf längere Sicht unausweichlich".

    Ein schöner Artikel zur letzteren Perspektive ist hier. Darin geht es um die Interaktion zwischen Dipeptiden aus Glycin und RNA-Oligomeren, die zu einer codierten Peptidsynthese führte, aus der heraus dann später der genetische Code erwuchs - also bereits eine primitive Form der Translation. Aber ob das damals wirklich so oder so ähnlich abgelaufen ist, lässt sich derzeit noch nicht prüfen.

    Viele Grüße!

  5. #235
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    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen
    Ein schöner Artikel zur letzteren Perspektive ist hier.
    Hallo Mahananda,

    Bingo. Hört sich super an, also genauer die 0 bis 5%, die ich halbwegs verstanden habe, dabei den größten Mittelteil ganz übersprungen vorerst...
    Immerhin ohne Paywall.

    Jedenfalls scheint es eine Fülle an Argumenten zu geben, mit vielen Querverweisen zu Referenzen.


    Es ist jedoch wahnsinnig ernüchternd, dass selbst Fachleute am Rätseln sind, dass die Dinge so sind, wie Du oben beschrieben hast. Man denkt gerne, dass wenn man das alles studieren würde, zu einem gewissen Durchblick gelangt, dann einem alles offenbar würde. Dass es noch weitaus vertrackter und komplexer, also noch viel undurchsichtiger ist, ist ziemlich deprimierend, geradezu demotivierend. Oder auch eine Herausforderung noch für Forscher, noch viel Neuland übrig....

    Gruß,
    Dgoe

  6. #236
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    Hallo Dgoe,

    Es ist jedoch wahnsinnig ernüchternd, dass selbst Fachleute am Rätseln sind, dass die Dinge so sind, wie Du oben beschrieben hast.
    Ich vermute, dass sich da auch in den nächsten Jahrzehnten substanziell nicht viel ändern wird. Man wird immer mehr Details herausarbeiten, die eine gewisse Plausibilität für sich beanspruchen können, aber die Choreographie, die aus einer Ansammlung von chemischen Reaktionen ein Durchbruchs-System im Sinne Koonins werden lassen, wird man einstweilen im Labor nicht nachstellen können, weil der Gesamtkontext zu komplex ist - und damit die Möglichkeiten, die Choreographie zu verhauen, zu groß sind, als dass man per Zufall eine gangbare Lösung findet, die sich möglicherweise auf der Erde abgespielt hat bzw. die überhaupt eine Möglichkeit eröffnet, den Werdegang der Entstehung des Lebens zumindest prinzipiell aus den stofflichen Fundamenten heraus nachvollziehen zu können.

    Francois Jacob schrieb bereits im Jahr 1970 in seinem Buch "Die Logik des Lebenden":

    Es ist zu befürchten, dass sich dieses Problem in einem Gewirr von Hypothesen verfilzen wird ohne jede Möglichkeit zur Überprüfung. Es ist leicht möglich, dass das Problem des Lebens von neuem Anlass zu abstrakten Streitereien böte mit Schulen und Theorien, die mit wissenschaftlicher Vorhersage nur wenig, um so mehr jedoch mit Metaphysik zu tun hätten. (S. 325)
    Ich denke, auf diesem Stand der Diskussion befinden wir uns heute immer noch - trotz der enormen Zunahme an Detailwissen zu dieser Problematik. Deprimierend oder gar demotivierend finde ich das allerdings nicht. Neben der Herausforderung für künftige Forschergenerationen und "Schulen", die dadurch ein schier unerschöpfliches Forschungsfeld gefunden haben und noch vorfinden werden, ist es insbesondere das Erstaunen, dass ein relativ überschaubares Problem (Chemie ist ja im Wesentlichen erforscht und über die Physik solide fundiert) sich einer simplen Lösung dennoch entzieht, weil sich hier ein qualitativer Sprung vollzogen hat, der aus einem chemischen ein lebendiges System hat entstehen lassen, das mich fasziniert.

    Im Unterschied zu den anderen großen Ursprungsrätseln (Entstehung des Universums und der Materie aus einer Singularität heraus sowie die Entstehung von Wahrnehmungen und Bewusstsein aus neurologischen Prozessen), wo man gewissermaßen zwei verschiedene Welten postulieren muss, um den Umschlag von der einen in die andere beschreiben zu können (Quantenvakuum als Prä-Singularitäts-Zustand bzw. psychischer "Erlebnisraum" als Äquivalent zu neurologischen Erregungszuständen), bleibt man bei der Entstehung des Lebens immer auf der Basis der Chemie. Der einzige Unterschied ist der geordnete Ablauf der chemischen Prozesse, die in der Summe einen Organismus hervorbringen, der in der Lage ist, sich über Generationenwechsel im Bestand zu erhalten - natürlich auf Kosten der individuellen Existenz.

    Wir haben es hier also nicht mit einer anderen Wirklichkeit als Äquivalent zu einer hiesigen zu tun, sondern bleiben gewissermaßen in ein und derselben - und trotzdem ist der Übergang von Chemie zum Leben immer noch rätselhaft und nicht rekonstruierbar. Wir können zwar einige notwendige Schritte ableiten, die abgelaufen sein mussten, aber wie am Ende die Organisation des Ganzen zustandekam, bleibt dennoch in einer Art Black-Box versteckt, obwohl wir die Chemie, die die Basis liefert, sehr gut verstanden haben. Bis jetzt hat sich die Realität immer noch als komplexer erwiesen - und damit als unvorhersehbarer und unberechenbarer - als alle Modelle, die zu diesem Thema bereits entworfen wurden. Und das finde ich absolut faszinierend.

    Viele Grüße!

  7. #237
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    Hm,

    ich stelle mir das zuweilen so vor, dass man halt eine Nuss nach der anderen geknackt hat (in der Chemie z.B.) und nun an einer Nuss anlangt, die einfach riesig ist. Also 100 m groß oder größer sozusagen. Da helfen die bewährten Nussknacker wenig. Aber man knabbert dran rum und die digitale Revolution vergrößert die Werkzeuge permanent - und vielleicht sah die Nuß nur so groß aus, in echt nur 1 m groß oder 20 cm, was auch noch stattlich wäre.

    Ich weiß noch, wie es hieß, dass das das humane Genom zu entschlüsseln Jahrhunderte oder eher Jahrtausende dauern würde (als Jugendlicher). Einfach just forget about it. Heute nutzt das jeder Forensiker für jeden Einzelfall - und ich lebe noch...

    Man kann doch auch Experimente machen, die nicht Jahrmillionen dauern. Man kann ja Zutaten beimengen, die erst später hinzugekommen wären, in einer separaten Anordnung, die man parallel startet. Sprich, es gäbe stilisiert jetzt 5 Schritte, dann kann man jeden einzelnen nebeneinander initiieren und muss nicht unbedingt auf ein hintereinander warten - weil ja alles schon da ist, also kann man das beimengen. Du verstehst schon. Das nur obendrein.

    Die digitalen Hilfsmittel mit Simulationen kommen nur noch dazu und erfahren bald möglicherweise einen ganz großen Schritt, um 3 Größenordnungen vorwärts...
    Dann noch die KI, die auch helfen könnte gangbare Wege der Natur besser zu simulieren. Und vieles mehr.

    Keep tuned, kann man da nur sagen.

    Gruß,
    Dgoe
    Geändert von Dgoe (22.04.2016 um 00:12 Uhr)

  8. #238
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    Hallo Dgoe,

    Ich weiß noch, wie es hieß, dass das das humane Genom zu entschlüsseln Jahrhunderte oder eher Jahrtausende dauern würde ...
    Na gut, moderne Sequenzierungstechniken waren damals noch nicht in Sicht, aber "entschlüsseln" im Sinne von "buchstabieren können" ist etwas anderes als "verstehen, was es bedeutet" - und von Letzterem sind wir immer noch sehr weit entfernt, denn aus der reinen Basenfolge lassen sich keine funktionalen Bedeutungen im Zellstoffwechsel und in der Zelldifferenzierung entnehmen. Hier sind wir nach wie vor auf das Try-and-Error-Verfahren angewiesen, wobei man dann noch das Wechselwirkungsnetzwerk des Proteoms mit berücksichtigen muss, also der Gesamtheit der Proteine einer Zelle, die miteinander agieren. Da werden wohl wirklich noch ein paar Jahrhunderte ins Land gehen, bevor man die riesige Komplexität innerhalb einer Zelle in ihrem ganzen Entwicklungsverlauf nachstellen kann. Aber grundsätzlich sehe ich hier mit gesteigerter Rechenleistung kein Problem, das zu bewältigen.

    Die Simulation der Entstehung des Lebens ist da aber von einem ganz anderem Kaliber. Hier geht es nicht um das Nachstellen des Funktionierens eines komplexen Systems, sondern um das Nachstellen des Zustandekommens eines qualitativen Sprungs in der Art und Weise der Wechselwirkungen aus der Basis des schlichten chemischen Reagierens heraus. Und dazu muss man die Komplexität, die in einer Zelle kompakt vorliegt, auf den Kontext verteilen, aus dem heraus eine Zelle entstehen soll. Das Ganze zerfasert sich gewissermaßen ins Umland der geochemischen Voraussetzungen, wo neben der reinen organischen Chemie noch diverse anorganische Reagenzien hinzukommen, die dazu beigetragen haben, dass sich bestimmte Stoffe bilden und anreichern, aber auch selbst als Matrize und/oder Katalysator für bestimmte Reaktionen bereitstanden, bis bestimmte Proteine diese Funktionen übernahmen.

    Eine Zelle kann man über kurz oder lang hinreichend genau modellieren und simulieren, um deren Funktionsweise zu verstehen, denn sie ist ja gewissermaßen gesetzt. Der geochemische Kontext, aus dem heraus die ersten Zellen entstanden sind, ändert sich aber über die Zeit hinweg - und es ist schwer bis unmöglich herauszufinden, was sich in welcher Abfolge und in welchem Ausmaß verändert hat, so dass die frühen Stoffwechselsysteme auf eine Weise beeinflusst wurden, die schließlich zur Lebensentstehung geführt hat. Natürlich kann man bestimmte Varianten austesten und sehen, was sich daraus ergibt, aber es ist immer ein Stochern im Nebel, weil der Kontext mindestens genauso komplex strukturiert gewesen ist wie das Stoffwechselsystem, dass sich daraus gebildet hat. Die Wahrscheinlichkeit, eine kleine, aber im Nachhinein wesentliche Winzigkeit unberücksichtigt zu lassen, ist damit erheblich größer, als die Auswahlparameter so zu treffen, dass die Simulation gelingt. Ich habe da derzeit wenig Hoffnung, aber natürlich sollte man bei Interesse seine Ohren und Augen offen halten, ob sich vielleicht doch etwas an wesentlichem Erkenntniszuwachs ergibt.

    Viele Grüße!

  9. #239
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    Hallo Mahananda,

    vielen Dank für für Deine Antwort!
    Dann drücke ich den Forschern mal die Daumen.

    Gruß,
    Dgoe

  10. #240
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    Hallo zusammen,
    besten Dank für diesen Thread und den interessanten Beiträgen.
    Über google bin ich darauf gestoßen und habe mich daran erinnert, dass ich vor etlichen Jahren (oder gar Jahrzehnten) auch mal auf dieser Plattform registriert war.
    Ich habe zwar nicht alles, aber relativ viel innerhalb dieser 24 Seiten gelesen.
    Was mir negativ aufgefallen war, dass JBC entweder ignoriert wurde oder als Kreationist verunglimpft worden ist.
    Das fand ich schade, denn er (oder sie) hat dann doch mal einen anderen Aspekt in die Diskussion gebracht.
    Alles andere dreht sich ja quasi nur darum, inwiefern man welche Mechanismen bislang verstanden hat und/oder was am wahrscheinlichsten ist.
    Aber ich denke, mehr sollte dieser Thread wohl leider auch nicht behandeln.
    Ich möchte in diesem Zusammenhang nun auch nicht weiter negativ auffallen.
    Ich bin nicht religiös, nicht einmal getauft. Ich glaube auch nicht an einen Plan.
    Aber ich gebe zu bedenken.
    Wenn man eine, im Vergleich zu einem mehrzelligen Organismus wie z.B. einem Schimpansen (um nicht immer den Menschen heran zu holen), eine einfache Maschine wie eine Boeing 747 sieht und es wird einem gesagt: Es gibt keinen Plan dazu. Die Boeing ist durch Zufall (sprich im Vergleich Mutation) entstanden.
    Dann ist es doch verständlich, dass man dieser Aussage Zweifel entgegen bringen könnte. Bitte auf Konjunktiv achten.
    Ich möchte weiterhin darauf hinweisen, dass die Komplexität einer kompletten Boing 747 ein Witz ist im Vergleich zu den biochemischen Abläufen in einer euaryotischen Zelle, die ja nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich koordiniert sein müssen.
    Also, ich finde, dass man die Idee oder zumindest den Eindruck haben könnte, dass ein Plan oder zumindest ein Prinzip dahinter stecken könnte, das es sich lohnt, weiter zu verfolgen oder gedanklich auszubauen, völlig normal und aus naturwissenschaftlicher Sicht sogar angemessen ist. Denn Wissenschaft ohne Zweifel ist zwecklos bzw. ist Zweifel der Motor der Wissenschaft.
    Ich habe das Gefühl, die Naturwissenschaft verrennt sich in etwas oder übersieht zumindest etwas ganz wichtiges.
    Ich bin mir nicht sicher, ob es jemals gelingen wird, das Wesen der Existenz zu ergründen, indem man vom Kleinen auf das Große schließt.
    Aber das ist ja auch nicht das erklärte Ziel des Naturwissenschaft. Schade.
    Vielleicht gibt es ja mal eine konstruktive Zusammenarbeit der beinharten Naturwissenschaftler mit den übrigen Wissenschaften.
    Über den Tellerrand zu schauen, schadet letztlich nie. Ich empfehle einen Blick in die Quantenphysik.

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