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Wikijunior

Entwicklung des Lebens
Wikimedia-Buch für Jugendliche

Übersetzt und erweitert von freiwilligen Helfern bei
de.wikibooks.org
einem Wikimedia Foundation Projekt

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Bevor wir die Entwicklung des Lebens verstehen können, stellt sich die zentrale Frage: Was ist das Leben überhaupt und wie grenzt man Lebewesen von anderen Dingen ab?

Gut, wessen wir uns relativ sicher sind, du als Leser und ich als Autor dieser Zeilen, wir verstehen uns als Lebewesen. Und du bist etwas anderes als der Rechner vor dem du sitzt oder der Stuhl auf dem du sitzt. Dies sind hergestellte Dinge. Hat dich auch jemand in dem Sinne hergestellt? Gibt es einen Handwerker, der dich gemacht hat, eine Fabrik, aus der du stammst? Man wird dir bereits erklärt haben, dass du von deinen Eltern abstammst, die dich in dem Sinne nicht hergestellt haben, die aber selbst Lebewesen sind, die wiederum von ihren Eltern abstammen und so weiter. Hat das irgendwann einmal einen Anfang genommen und wie funktioniert das mit dieser Abstammung?

Die Sonne, die durchs Fenster scheint, ist auch ein unbelebtes Ding, aber nicht hergestellt, aber irgendwann entstanden, stammt nicht von anderen Sonnen ab. Der Unterschied zwischen Herstellung und Abstammung ist also noch kein eindeutiger Hinweis auf ein Lebewesen oder ein unbelebtes Ding, zudem könnte es irgendwann auch gelingen, Lebewesen herzustellen, ihre Eigenschaften ändern kann man schon.
Gemeinhin findet man folgende Aussagen über Lebewesen oder wie sich das Leben von den unbelebten Dingen unterscheidet:

Ein Lebewesen grenzt sich als eigenes Ding von seiner Umwelt ab.
Ein Lebewesen tauscht aber auch Energie und Dinge, Stoffe mit seiner Umwelt aus.
Lebewesen organisieren sich selbst, also was sie tun und dass sie nicht unmittelbar zerfallen und wieder in der Umwelt aufgehen; ein Lebewesen reagiert auf seine Umwelt.
Lebewesen können durch Aneignung von Stoffen und Energie aus der Umwelt wachsen.
Lebewesen können sich von anderen Lebewesen unterscheiden.
Lebewesen können sich vermehren, also weitere Lebewesen hervorbringen, die sich sowohl von ihnen unterscheiden, als auch Gemeinsamkeiten mit ihnen haben.

Die meisten dieser Dinge kannst du an dir, deinen Eltern und Bekannten nachvollziehen.
Es wird dir nicht schwerfallen, dich etwa von deinem Stuhl oder Rechner zu unterscheiden, du hast ein gutes Gefühl dafür, was zu dir gehört und was nicht. Du kannst dich also von deiner Umwelt abgrenzen. An einigen Stellen bist du dir vielleicht nicht sicher (dieser oder jener Pickel, die Bakterien in deinem Mund, die Löcher in den Zähnen bewirken), aber im Großen und Ganzen hast du ein ziemlich sicheres Gefühl dafür, was zu dir gehört und was nicht. Bei einem Stein draußen vom Feld ist das schon nicht mehr so einfach, meist klebt da Erde dran und spült man die ab, bröckelt oft auch ein Teil des Steines mit ab. Andere Dinge kannst du hingegen gut von ihrer Umwelt abgrenzen, deinen Rechner, deinen Stuhl und so weiter.

Du isst und trinkst und gehst auch wieder auf Toilette, schwitzt, deine Haare und Fingernägel werden geschnitten. Damit nimmst du Dinge aus der Umwelt in dich auf, machst sie zu einem Bestandteil von dir, beziehungsweise von anderen Bestandteilen von dir trennst du dich wieder - die eben noch zu dir gehörenden Fingernägel werden nach dem Schneiden zu einem Bestandteil der Umwelt und du siehst sie nicht mehr als Teil von dir an, ähnlich wie die Dinge, die sich nach der Toilettenspülung deiner weiteren Aufmerksamkeit entziehen. Dein Schweiß tropft herab oder du wischt ihn ab und verschwendest keinen weiteren Gedanken mehr daran.
Auch du organisierst dich hauptsächlich selbst: atmen, trinken, essen, schlafen, sehen, hören, schmecken, sitzen, stehen, gehen, denken, lachen, reden und so weiter bekommst du hin, teils erst nachdem du es gelernt hast, dann aber selbständig. So bekommst du es selber hin, dass du bist und nicht irgendein beliebiger Teil deiner Umwelt, du tust etwas in dieser Umwelt und bist nicht nur etwas, was sich aufgrund der Einflüsse dieser Umwelt ohne eigenen Antrieb ändert.
Als Kind wächst du, zwangsläufig stammt das Material dazu aus deiner Umwelt, zum großen Teil aus dem, was du isst und trinkst und einatmest. Es lagert sich nicht einfach außen an dich an, wie etwa die Erde an einen Stein, sondern was du isst und trinkst und einatmest wandelt dein Körper in dir zumindest teilweise in etwas um, was nun eine Zeitlang zu dir gehört und gezielt dort in deinem Körper und in geeigneter Form untergebracht wird, wo es hingehört, damit du wächst und dabei immer noch als du selbst handeln kannst.
Wenn du deine Eltern, Geschwister, Freunde, Bekannte betrachtest, werden dir viele Unterschiede auffallen, aber auch viele Gemeinsamkeiten, das sind alles Menschen, die sich einerseits sehr ähneln, aber jeder hat auch wieder seine Eigenheiten, die ihn zu etwas Besonderem machen. So geht es fast allen Lebewesen. Und betrachtest du eine Fliege, einen Hund, eine Katze, so sind die Unterschiede zu deinen menschlichen Bekannten größer, aber es gibt immer noch viele Gemeinsamkeiten. Auch Pflanzen oder Pilze sind Lebewesen, da gibt es noch deutlich größere Unterschiede zu dir, aber in den oben genannten Punkten eben auch Gemeinsamkeiten, die dir zeigen, dass es sich ebenfalls um Lebewesen handelt. Wie bereits erwähnt, stammst du von deinen Eltern ab und in der Zukunft wirst vielleicht auch du einmal Kinder haben. Dieses sind wieder eigenständige Lebewesen, die Vieles mit dir gemeinsam haben, aber auch wieder Eigenheiten haben werden, die anders sind als bei dir. Das bist nicht du, etwas hat sich bei diesen verändert, mehr oder weniger und man wird dann sehen, ob dies egal ist oder besser oder schlechter als bei dir, um in jener Umwelt zurechtzukommen, in der deine Kinder leben werden.

Betrachten wir hingegen einen Kristall - etwa Salz oder auch einen Diamanten oder einen Quarzkristall, so erkennen wir zwar auch Struktur, Selbstorganisation und eine Möglichkeit zu regelmäßigem Wachstum. Solch ein Stein oder Kristall organisiert sich aber eigentlich nicht selbst, noch vermehrt er sich, er hat keine Abstammung und etwa die Unterschiede zu anderen Kristallen der gleichen Sorte sind meist weder besonders auffällig noch individuell ausgeprägt. Solche Gegenstände unterscheiden sich also wenigstens in einem oder einigen Punkten obiger Liste von den Lebewesen. Dabei kann es bei einigen Dingen durchaus schwieriger sein, zu entscheiden, ob es sich um Lebewesen handelt oder nicht. Viren etwa können zunächst ähnlich wir Kristalle sein, in dir können sie sich aber mit deiner unfreiwilligen Hilfe vermehren und die relevanten Eigenschaften von Lebewesen annehmen, wobei sie aber auf ein Lebewesen wie dich angewiesen sind.
Wenn man genau hinsieht, kann man also feststellen, dass die Übergänge zwischen den unbelebten Dingen und den Lebewesen fließend sind. Und so ist man sich heute sehr sicher, dass sich die Lebewesen einst aus unbelebten Dingen entwickelt haben, wobei es eine der spannenden Fragen der Entwicklung des Lebens ist, wie unbelebte Dinge zu diesen neuen Eigenschaften oben aus der Liste gelangen konnten.
Allerdings, so kann ein jeder leicht feststellen, eignen sich viele Dinge oder Eigenschaften nicht nur für einen Zweck, weswegen sich leicht Änderungen ergeben können, je nachdem, in welchem Zusammenhang ein Ding gerät. Und wir haben bereits festgestellt, dass einige unbelebte Dinge schon einige der Eigenschaften aus der obigen Liste haben - und wer herausfinden will, wie sich das Leben entwickelt, schaut nach solchen Änderungen, die von einer Form zu anderen führen oder eben in den Anfängen des Lebens, wie aus zunächst unbelebten Dingen andere unbelebte Dinge entstehen konnten, die mehr Eigenschaften aus obiger Liste haben und wie daraus oder in Kombination mit anderen Dingen schließlich einfache Lebewesen entstanden sind. Die einfachen Lebewesen aber haben sich entwickelt und manchmal haben sie etwas andere, kompliziertere Lebewesen hervorgebracht. Irgendwann haben sich dann so auch jene Lebewesen entwickelt, die uns heute vertraut sind, Bäume, Gräser, Moose, Pilze, Insekten, Reptilien, Vögel, Säugetiere einschließlich des Menschen. Die Entwicklung hört nicht auf und unsere Umwelt, auf die wir selbst einwirken, bestimmt mit, wie die Entwicklung weitergeht und welche Lebewesen es in einigen tausend Jahren oder Millionen Jahren geben wird.

Dies Buch zeigt dir, wie man sich heute in den Naturwissenschaften vorstellt, was zunächst passiert ist, bevor es Leben gab, wie aus den unbelebten Dingen Lebewesen entstanden sein könnten und wie sich diese über viele Millionen Jahre hinweg entwickelt haben. Die meisten dieser Vorgänge sind geschehen, bevor es Menschen gab, die dies beobachten konnten und für andere aufzeichnen konnten, daher ist es eine mühsame Angelegenheit für die Forscher und Naturwissenschaftler, all dies nachzuvollziehen. Sie ziehen ihre Schlüsse aus dem, was sie heute beobachten können oder aus Versuchen, die sie heute anstellen können. Damit ergibt sich allmählich ein Bild, was damals passiert sein könnte, aber auch, was ziemlich sicher nicht passiert ist. Man kann sich denken, dass diese Geschichten daher nicht perfekt sind und durch neue Beobachtungen manchmal auch verändert oder verfeinert werden.

Während wir annehmen können, dass sich die Vergangenheit, wie es 'wirklich' war, nicht verändert, so ändern sich doch häufiger einmal die Geschichten und Bilder etwas, welche die Forscher über die Vergangenheit entwerfen, weil auch diese immer wieder dazulernen, Stück für Stück, um ein immer besseres Bild von dem zu bekommen, was 'wirklich' passiert ist. Es ist daher auch sehr spannend zu beobachten, wie sich die Geschichte, die die Forscher über die Entwicklung des Lebens erzählen, im Laufe der Jahrzehnte immer wieder ein wenig ändert, verfeinert, verbessert, je nachdem, was die Forscher gerade wieder dazugelernt haben. Spannend auch, wie sich die Forscher streiten und mit ihren begrenzten Möglichkeiten hadern, um alle die kleinen Stücke zu einem schlüssigen Bild zusammenzusetzen und das Bild mit jedem neuen, zuvor noch fehlendem Stück wieder anzupassen.

Urknall

Bild 1(links) zeigt die Theorie des Urknalls. Forscher haben mit komplizierten Instrumenten seit Jahrhunderten das Universum beobachtet, also eigentlich alles um uns herum, wie sich die Dinge zueinander verhalten und bewegen und aufeinander wirken. Mit der Theorie des Urknalls können sie diese Beobachtungen schlüssig erklären. Alles weist darauf hin, dass alles einmal von einem Punkt in Raum und Zeit ausging. Und die Theorien erklären das Verhalten über die ganze Zeit recht gut. Lediglich winzige Bruchteile der ersten Sekunde entziehen sich der Beobachtung. Den ganzen Rest hält man mit der Theorie vom Urknall für erklärbar.

So gilt heute der Urknall als verantwortlich für die Entstehung:

der Materie (der Dinge um uns herum) und der Strahlung (Licht, Wärme)
des Raumes (das worin die Dinge sind und sich bewegen)
der Zeit (Wenn sich die Dinge ändern oder sie sich im Raum bewegen, brauchen sie dazu Zeit)

Während wir ein Gefühl dafür haben, was die Dinge, der Raum und die Zeit sind, jeden Tag, wenn wir morgens aus dem Haus gehen und mittags wiederkommen, so fällt es naturgemäß schwer sich vorzustellen, dass es das alles einmal nicht gab und in einem einzigen Punkt entstanden ist. Im Bild wird solch ein Punkt als Singularität bezeichnet. Das ist also ein Punkt, der kein davor und dahinter, drüber, drunter, daneben kennt. Das ist ein Zeitpunkt, der kein davor kennt. Erst nachdem sich daraus etwas zu entwickeln begonnen hat, vermögen wir darüber Aussagen zu treffen, nicht über die Singularität selbst. Häufig wenn der Begriff 'Singularität' verwendet wird, deutet das darauf hin, dass die Forscher etwas absichtlich vereinfachen, weil es in dem Zusammenhang nicht so wichtig ist, oder aber noch nicht verstanden haben, was eine angemessenere, genauere Beschreibung sein könnte als ein Punkt, Denn nach der bisherigen Erfahrung hat sich fast immer gezeigt, dass Punkte Vereinfachungen von kleinen Gebilden sind, die spannend werden, wenn man sie nur genau genug beobachten kann.

Nach dem punktförmigen Beginn jedenfalls hat sich das Universum sehr schnell, also in Bruchteilen einer Sekunde sehr stark ausgedehnt. Das hat sich dann deutlich verlangsamt und die Materie und Strahlung, wie sie uns heute begegnet, hat sich herausgebildet. Gleichzeitig dehnt sich der Raum aber immer noch weiter aus.

Obwohl es schwerfällt, sich dies vorzustellen, ist dies letztlich das Ergebnis der Beobachtungen oder zumindest, wie die Forscher diese Beobachtungen verstehen. Weil es für uns wie für die Forscher nur dieses eine Universum gibt, können die nicht viel mehr tun, als zu beobachten und versuchen, die Beobachtungen mit den Mitteln der Physik zu verstehen. Sie können nicht einfach ein neues Universum hernehmen und ausprobieren, ob ihre Überlegungen richtig sind. Somit gibt es keinen anderen Zugang, keine andere Information über das Universum, als was beobachtet wird. Solange die Erklärungen der Physik keine Widersprüche aufdecken, ist das Bild ja auch ganz plausibel. Wobei es ein Anliegen dieser Forscher ist, dass jeder mit den Mitteln der Physik, der Beobachtung Dinge herausfinden kann, die uns nahelegen, dass eine Theorie nicht stimmt. Erst dann, oder wenn eine andere, einfachere Theorie besser mit den Beobachtungen übereinstimmt, wird man diese der Theorie vom Urknall vorziehen.

Aufgrund der Beobachtungen wird davon ausgegangen, dass das Universum knapp 14 Milliarden Jahre alt ist (ausgeschrieben: 14 000 000 000 Jahre). Es besteht zum großen Teil aus leerem Raum. Darin befinden sich geringe Mengen der Materie.

Bereits innerhalb der ersten paar Minuten ist beim Urknall jene Art von Materie entstanden, die uns im täglichen Leben begegnet und mit der unser Alltag maßgeblich erklärt werden kann: Atome. Daneben besteht das Universum nach heutiger Meinung zum überwiegenden Teil aus Materie oder Energie, von der wir nicht sehr viel wissen. Die Forscher nennen dies Dunkle Materie und Dunkle Energie. Diese wirken nur über die Anziehungskraft, auch Schwerkraft oder Gravitation genannt auf die uns besser bekannte Materie der Atome, welche wir durch die Strahlung sehen können, Dunkle Materie und Dunkle Energie hingegen nicht. Obwohl letztere so häufig im Universum sind, begegnen wir ihnen im Alltag nicht und sie sind zwar sehr wichtig dafür, wie sich das Universum insgesamt entwickelt, nicht aber direkt für den Ablauf des Lebens auf der Erde. Die Namen stammen vorrangig daher, dass man nicht viel über diese dunklen Dinge weiß, was allerdings auch darauf hinweisen kann, dass es möglich sein könnte, eine andere Theorie zu entwickeln, in der diese dunklen Zusätze zum Universum nicht notwendig sind - all dies ist bislang Gegenstand der aktuellen Forschung.

Von zentraler Wichtigkeit ist für uns unmittelbar hingegen jene Materie aus Atomen, aus denen wir auch selbst bestehen. Atome bestehen aus einem Kern, welcher hauptsächlich die Masse des jeweiligen Atoms bewirkt, also in unserem Alltagsverständnis, wie schwer das Atom ist. Ferner gibt es eine Hülle, welche aus Elektronen besteht. Der Kern ist viel kleiner als die Hülle - letztere ist zehntausend bis hunderttausend mal größer als ein Kern. Die Hülle des Atoms ist indes weitgehend leer, weil die Elektronen an sich als ausdehnungslos gelten. Allerdings sollte man sich nicht vorstellen, dass die Elektronen sich zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort befinden. Eher sind sie über die gesamte Hülle verteilt oder verschmiert oder verhalten sich so, als wären sie es. Einen bestimmten beobachtbaren Ort innerhalb der Hülle nehmen sie allenfalls ein, wenn sie dazu durch aufwendige Experimente manipuliert werden. Um sich eine Vorstellung von der Größe der Atomhülle zu machen: Es finden auf einem Millimeter etwa zehn Millionen Atome nebeneinander Platz. Sie sind also sehr klein und es braucht sehr viele Atome für einen Apfel oder einen Menschen.

Jedenfalls gibt es verschieden Atome, was damit zu tun hat, wie der Kern eines Atoms aufgebaut ist. Ein Kern setzt sich aus anderen Teilchen zusammen, Protonen und Neutronen genannt. Die Anzahl der Protonen entscheidet darüber, um was für ein Atom es sich handelt. Innerhalb der ersten paar Minuten des Urknalls sind jedenfalls nur leichte Atome mit wenigen Protonen im Kern entstanden. Uns bekannte Lebewesen bestehen allerdings nicht nur aus diesen leichten Atomen. Zu diesem frühen Zeitpunkt fehlen also noch die Grundbausteine für das Leben, wie wir es kennen. Bis das uns bekannte Leben überhaupt entstehen kann, mußte also noch viel mit dem Universum passieren. Mehr über die verschiedenen Atome, auch Elemente genannt, findet sich zum Beispiel im Wikijunior-Buch Die Elemente.

Die Materie ist nicht gleichmäßig im Raum verteilt und bewegt sich nicht gleichschnell auseinander. Aufgrund der Schwerkraft kann sich die Materie zu größeren Haufen zusammenziehen. Dabei kann so viel Materie auf engem Raum zusammenkommen, dass Sterne wie die Sonne entstehen, die selbst Licht produzieren. Oft entstehen nahezu gleichzeitig aus den Resten auch Planeten wie die Erde, welche dann solch einen Stern umkreisen. Es gibt sehr viele Sterne im Universum, jedenfalls mehr als Sandkörner an einem Strand.

Die Sterne selbst sind wiederum nicht gleichmäßig verteilt, sondern die meisten davon gehören zu einer Galaxie, von denen es ebenfalls sehr viele gibt, auf dem ersten Bild sind das die spiralförmigen Objekte. Das zweite Bild zeigt zum Beispiel eine benachbarte Galaxie mit Namen Andromeda. Auch Galaxien sind übrigens nicht gleichmäßig über das ganze Universum verteilt, sie konzentrieren sich entlang noch größerer Strukturen, zwischen denen es noch viel leerer ist als zwischen den Galaxien oder zwischen den Sternen einer Galaxie. Die Galaxie, zu welcher wir gehören, heißt Milchstraße. In dunklen Nächten kann diese am Nachthimmel als schleierartiger hellerer Streifen beobachtet werden, daher auch der Name.

Während bei den Atomen die Elektronenhülle exakt zu einem Kern gehört, herrscht im Inneren einer Sonne eine andere Anordnung vor, welche Plasma genannt wird. Zwar sind da die Kerne voneinander getrennt, die Elektronen sind aber keinem einzelnen Kern mehr zugeordnet, sondern bewegen sich mehr oder weniger frei im Plasma umher.

Weil sich wiederum die allermeisten Atome des Universums heute in Sternen befinden, ist das Plasma die häufigste Erscheinungsform der uns bekannten Materie. In unserem persönlichen Alltag treffen wir auf Plasma am ehesten in Blitzen oder in technischen Spielzeug, welches Plasmalampe genannt wird. In solch einem Plasma gibt es kein Leben, wie wir es aus unserem Alltag kennen.

Das Leben, welches wir kennen, basiert auf jener seltenen Art von Materie, bei der die Elektronenhülle eindeutig zu einem Kern gehört. Diese Art der Anordnung tritt vor allem in Gaswolken auf oder eben auch auf Planeten. Gas ist erst einmal Materie, welche sich auf großem Raum verteilt.

Erst oder bereits, je nachdem, wie man es sieht, rund vierhundertausend Jahre nach dem Urknall hat sich an verschiedenen Stellen des Universums genug Materie gesammelt, damit die ersten Sterne entstehen konnten. Sterne sind in der Lage, Materie in andere Materie umzuwandeln, wobei letztlich auch Energie in Form von Licht, Wärme frei wird. Genauer, in oben genanntem Plasma einer Sonne ist es in der Mitte so heiß und die Abstände zwischen den Atomkernen können so klein werden, dass Atomkerne zu einem schwereren verschmelzen können, also zu einem Kern, der mehr Protonen und Neutronen enthält als in einem der Ausgangskerne vorhanden waren. In Sternen entstehen so über Millionen oder Milliarden von Jahren auch schwerere Atome, aus denen viele Dinge aufgebaut sind, die wir heute aus dem Alltag kennen.

Bild 3: Explodierender Stern. Der große, bunte Kringel beinhaltet all die Materie, welche vom Stern wegfliegt. Dieses ausgestoßene Material enthält dann auch all die schwereren Atome, welche so zu anderen Sternen oder Planeten gelangen können, wenn diese daraus ein neues Sonnensystem bilden.

Allerdings sammeln sich diese schweren Atome in der Mitte eines solchen Sternes. Mit der Zeit ändert dies etwas an dem Stern und nach vielen Millionen von Jahren oder gar einigen Milliarden Jahren haben sich einige Sterne so weit verändert, dass sie explodieren. Dabei werden durch die Energie der Explosion noch schwerere Atome gebildet und die Explosion verteilt einen großen Teil eines Sternes in den Raum als Gas, Staub und als größere Brocken. Um keine Beunruhigung aufkommen zu lassen: Unsere Sonne ist ein friedlicher Stern, der nicht so explodieren wird.

Aus diesem neu gebildeten Material zusammen mit der Materie, die bereits beim Urknall entstanden ist, können sich neue Sterne bilden und auch Planeten, Systeme wie wir sie heute kennen. Dazu gehört auch unsere Sonne und die Erde, welche also nur so entstehen konnten, weil sich zuvor andere Sterne gebildet haben und wieder explodiert sind und dabei jene Sorten von Atomen erschaffen haben, aus denen sich die Erde zusammensetzt und auch wir selbst. Daher sprechen einige Menschen auch davon, dass wir aus Sternenstaub bestehen.

Besonders wichtig für das Leben ist der Wasserstoff, welcher schon beim Urknall entstanden ist, ferner Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Eisen, Magnesium, Kalium, Natrium, Calcium. Diese können allesamt in einem Stern produziert werden. Kleinere Mengen von folgenden Elementen sind auch noch wichtig: Chlor, Iod, Kupfer, Selen, Kobalt, Molybdän. Von diesen entsteht nur Chlor bereits in einem Stern, die anderen entstehen erst, wenn solch ein Stern explodiert.

Eindeutig bekannt ist bislang nur das Leben auf unserer Erde, von daher kann man nicht genau sagen, ob es anderweitig anderes Leben gibt, welches aus anderen Atomen besteht oder bei welchem einige der genannten Atome nicht notwendig sind.

Die Sonne entsteht

Unsere Sonne ist ungefähr 4,6 Milliarden Jahre alt. Sie ist also entstanden, als das Universum etwa 9 Milliarden Jahre alt war. Zu der Zeit hatten sich bereits Galaxien herausgebildet und die ersten Sterne waren längst bereits wieder vergangen.

Sie hat sich zu der Zeit aus Gas und Staub zusammengezogen.

Diese Materie ist zum Teil Material von anderen Sternen, die zuvor bereits wieder explodiert waren.

Die Sonne gehört zur Galaxie, die Milchstraße genannt wird. In dunklen Nächten kann man diese am Himmel erkennen. Die Sonne liegt ziemlich am Rand der Milchstraße. Für die Entwicklung des Lebens auf der Erde ist dies vermutlich sehr wichtig, weil es im Zentrum der Milchstraße viel mehr Zwischenfälle wie Sternexplosionen und Zusammenstöße gibt als so weit draußen, wo bereits der nächste Stern weit weg ist und Sterne, die explodieren können, noch viel weiter. Indessen kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich Leben in jenen Teilen einer Galaxie anders entwickeln würde, wo es viel mehr dieser Aktivitäten gibt, es sich also an diese Bedingungen anpassen könnte. Solche Lebewesen wären dann jedenfalls deutlich anders als die auf der Erde.

Auch unsere Sonne ist also ein Stern. Er produziert selbst Licht und Wärme. Über lange Zeit war unverstanden, wie dies funktionieren kann. Zwar ergibt sich aus dem Zusammenziehen oder Zusammenstoßen eine Menge Energie aus der Bewegung der Teilchen vor dem Zusammenstoß, das reicht aber nicht, damit ein Körper wie die Sonne über Milliarden von Jahren selbst leuchten kann. Wie oben bereits angedeutet, ist Produktion von Licht und Wärme in der Sonne eine Kette von komplizierten Prozessen, bei denen aus kleineren Atomen andere, größere Atome entstehen, wobei letztlich Energie in Form von Licht, Wärme frei wird. Die Sonne wird das noch einige weitere Milliarden Jahre tun, ist von daher für das Leben auf der Erde also eine sehr zuverlässige Quelle von Licht und Wärme.

Die Entstehung der Erde

Bild 5: Die Erde vom Mond aus gesehen. Im unteren Bereich der Erde ist Nacht, daher ist dort die Erde nicht zu sehen. Die Sonne scheint also im Bild ungefähr von oben auf Erde und Mond. Im unteren Bereich des Bildes ist der Mond zu sehen, bei dessen Umkreisung das Bild aufgenommen wurde.

Die Erde entstand ebenfalls vor etwa 4,6 Milliarden Jahren wie die anderen Planeten unseres Sonnensystems aus der gleichen Gaswolke wie die Sonne. Auch die Erde war anfangs bedingt durch das Zusammenziehen sehr heiß. Weil die Erde viel kleiner ist als die Sonne, leuchtet sie nicht selbst und kühlte schnell ab, obgleich sie auch heute noch ein recht heißes Innenleben hat, was man erkennen kann, wenn Vulkane ausbrechen und heißes Material aus dem Inneren nach außen transportieren. Tatsächlich leben wir heute auf einer dünnen und festen Kruste. Erdbeben und Vulkanausbrüche zeigen uns, wie dünn diese Kruste immer noch ist.

Anders als das Plasma der Sonne liegt auf der Erde die Materie wirklich in Form von Atomen vor. In dichteren Gaswolken und auf Planeten wie auch der Erde sind die Bedingungen an Dichte und Temperatur so, dass dort etwas stattfindet, was für unser Leben sehr wichtig ist. Dies wird Chemie genannt. Dabei verbinden sich zwei oder mehr Atome zu Molekülen. Mit relativ wenig Energieaufwand können zudem beim Zusammenstoß von Molekülen Atome ausgetauscht werden, wodurch sich die Eigenschaften der so neu entstandenen Moleküle von den vorherigen unterscheiden. Fast alles, was wir so kennen, besteht aus Molekülen oder noch größeren Objekten, die sich Festkörper nennen. Bei Molekülen oder Festkörpern bleiben die Atomkerne getrennt und ein großer Teil der Atomhülle gehört zu genau einem Atomkern. Nur wenige Elektronen der Hülle werden bei einem Molekül oder Festkörper mit eng benachbarten anderen Atomen geteilt. Dies hält die Moleküle oder Festkörper zusammen. Es wird recht wenig Energie benötigt, um diese Verbindungen zu lösen, weswegen es wichtig ist, dass die Temperatur auf einem belebten Planeten nicht zu hoch ist, sonst werden die Moleküle schnell wieder in einzelne Atome zerlegt. Ist die Temperatur hingegen sehr niedrig, so verbinden sich die Atome eher zu Festkörpern. Zum Beispiel kennen wir Wasser als einzelne Moleküle im Dampf, dann als Flüssigkeit, wo die Moleküle dichter zusammengerückt sind und als Eis. Eis ist ein Festkörper. Steine sind auch Festkörper.

Lebewesen bestehen aus vielen großen und komplizierten Molekülen. Immer beteiligt sind dabei Kohlenstoff-Atome in bestimmten Verbindungen. Dieser spezielle Teil der Chemie wird auch organische Chemie genannt. Organische Moleküle kommen aber nicht nur vor, wo es Lebewesen gibt, sie können auch anderweitig entstehen, was vermutlich ebenfalls wichtig für die Entstehung des Lebens ist.

Zudem ist es für die Lebewesen, wie wir sie kennen, sehr wichtig, dass es Wasser in flüssiger Form gibt. Davon gibt es auf unserer Erde heute reichlich. Das meiste Wasser auf der Erde stammt vermutlich von Kometen, Material am Rande unseres Sonnensystems, welches bei deren Entstehung übriggeblieben ist. Während und nach Entstehung der Urerde sind aber viele von diesen Brocken durch den Einfluss anderer Planeten aus der Bahn geraten und unter anderem auch auf der Erde eingeschlagen. Untersuchungen an einigen dieser immer noch reichlich vorhandenen Brocken haben gezeigt, dass diese auch organische Moleküle enthalten. Diese für das Leben wichtigen organischen Moleküle können teilweise also bereits wie das Wasser mit diesen Brocken auf die Erde gelangt sein.

Es darf also weder zu warm sein, noch zu kalt, sonst werden die Lebewesen zerstört oder verlieren mit dem flüssigen Wasser eine zentrale Grundlage ihrer Existenz. Es gibt allerdings Anhaltspunkte, dass auch andere Flüssigkeiten bei anderen Temperaturen die Funktion von Wasser für anderweitige Lebewesen erfüllen könnten, von daher kann es also auch deutlich andere Bedingungen geben, unter denen sich anderes Leben entwickeln könnte.

Bei der Erde kommt die meiste Energie von der Sonne. Der Abstand zur Sonne bestimmt vorrangig, wie warm es hier auf der Erde im Mittel ist. Andere Planeten unseres Sonnensystems haben andere Abstände zur Sonne, daher und aus einigen anderen Gründen sind dort die Temperaturen deutlich anders. Auf Merkur und Venus, die der Sonne näher sind, ist es im Vergleich zur Erde relativ warm. Zu warm jedenfalls für flüssiges Wasser. Das sind keine guten Orte für Lebewesen von der Erde.

Der Mars ist weiter von der Sonne weg als die Erde. Bekannt ist dort das Vorkommen von Eis. Für flüssiges Wasser ist es dort zu kalt. Also ist es dort zu kalt für Leben wie auf der Erde. Die Bedingungen könnten allerdings einmal anders gewesen sein. Deswegen schickt man immer mal wieder Roboter zum Mars, unter anderem um zu gucken, wie die Lage dort wirklich ist und ob es dort nicht vielleicht doch einmal Leben gab oder in einfacher Form vielleicht sogar noch gibt.

Die anderen Planeten sind noch weiter von der Sonne weg, zudem sind sie ganz anders aufgebaut. Es handelt sich um sogenannte Gasriesen. Auch dort sind die Bedingungen jedenfalls so, dass es sich um keine guten Orte für Lebewesen wie auf der Erde handelt. Das Gas kann sich allerdings teilweise wie eine Flüssigkeit verhalten, weswegen auch dort nicht auszuschließen ist, dass sich anderes Leben entwickeln könnte. Weil die Gasriesen einerseits weit weg von der Sonne sind, andererseits aber selbst über recht viel eigene Energie verfügen, die die Sonne dort für die Vorgänge nicht so wichtig wie auf der Erde.

Der Mond

Bild 6: Erde und Mond, Größen und Abstand passend zueinander dargestellt.

Als Monde bezeichnet man kleinere Körper, die Planeten umkreisen. Oft sind diese ähnlich wie die Planeten selbst aus dem gleichen Material, sind jedoch deutlich kleiner als der Planet, zu dem sie gehören, weil dieser den Hauptanteil für seine eigene Entstehung in seiner Umgebung aufgebraucht hat. Monde können mehr oder weniger gleichzeitig mit dem Planeten entstehen oder aber sie können auch ursprünglich anderswo im Sonnensystem entstanden sein und dann später vom Planeten eingefangen werden, wenn sie dicht aneinander vorbeifliegen. Letzteres erfordert jedoch, dass sich die Bewegung zueinander verlangsamt, was zu einer schnelleren Drehung beider Körper um sich selbst führen kann oder die Energie der Bewegung wird durch kleinere, sich wieder entfernende Körper davongetragen. Die Entstehung eines Mondes ist also etwas, was nicht immer gleich ist. Weil letztlich niemand dabeigewesen ist, ist dies auch nicht einfach in Erfahrung zu bringen.

Unser Mond ist relativ zur Erde erstaunlich groß, beide umkreisen sich gegenseitig. Die Entstehung des Mondes ist bislang nicht eindeutig geklärt. Vermutungen gehen dahin, dass das System Erde-Mond bei einem Zusammenstoß zweier Planeten in der Anfangsphase des Sonnensystems entstanden ist. Oder ein größeres Objekt könnte mit der Erde zusammengestoßen sein. Dabei ist ein größeres Stück weggerissen worden, welches dann den Mond gebildet hat. Zu der Zeit gab es jedenfalls viel mehr große Körper im Sonnensystem, daher waren Zusammenstöße damals recht häufig.

Aufgrund seiner Größe wird dem Mond jedenfalls eine wichtige Rolle für das Leben auf Erde zugeschrieben.

Das gegenseitige Umkreisen von Erde und Mond führt zu einer Stabilisierung dieses Systems und der Bewegung um die Sonne. Das ist etwa vergleichbar mit dem Stützrad beim Fahrrad - mit diesem kommt es bei kleineren Störungen nicht gleich zu einem bösen Unfall. Bei Erde und Mond führt dies zu einem gleichmäßigen Ablauf von Jahreszeiten und auch zum gleichmäßigen Tagesablauf. Das sind beides wichtige Zeitabläufe, welche sich nur sehr langsam ändern und damit für Lebewesen verläßliche Bedingungen schaffen, auf die sie sich leichter einstellen können, als auf schnelle, zufällige Änderungen, bedingt durch kleinere Störungen von außen. Solch größere und schnellere Änderungen ohne einen großen Mond könnten allerdings auch die Anpassung und Änderung von Lebewesen fördern, so dass nicht wirklich gesagt werden kann, dass ein großer Mond an sich wichtig dafür ist, dass sich kompliziertere Lebewesen entwickeln und über längere Zeit auf einem Planeten zu finden sind.

Zudem ist das gegenseitige Umkreisen die Hauptursache von Ebbe und Flut, den sogenannten Gezeiten. Einen deutlich geringeren Einfluss hat demgegenüber das Umkreisen der Sonne. Auch Ebbe und Flut haben vermutlich wichtigen Einfluss auf die Entwicklung des Lebens auf der Erde, vor allem wohl auch den ersten Wechsel von Lebewesen aus den Meeren auf das Land - und später bei wenigen Arten wie Walen und Delphinen wieder zurück ins Meer. Allerdings könnten auch die schwächeren Gezeiten, bedingt durch das Umkreisen der Sonne, ausreichen, um derartige Vorgänge zu bewirken, das Vorhandensein des Mondes hat also eher Einfluss darauf, wie schnell sich solche Vorgänge entwickeln, nicht unbedingt, ob überhaupt.

Zwar ist der Mond etwa gleich weit von der Sonne entfernt wie die Erde, allerdings ist er kleiner. Das führt dort dazu, dass Wasser verdampfen würde. Auf dem Mond gibt es allerdings auch Bereiche, wohin die Sonne nie intensiv scheint, weswegen es dort viel kälter ist als im Durchschnitt auf der Erde. Wo die Sonne scheint, ist es hingegen viel wärmer. In den kalten Bereichen gibt es Wasser allenfalls als Eis. Also ist der Mond auch kein guter Ort für Leben wie auf der Erde.

Es gibt allerdings andere Monde im Sonnensystem, wo die Bedingungen günstiger sein könnten. Das ist derzeit Gegenstand der Forschung.

Etwa wird auf einem Mond des Planeten Jupiter namens Europa viel flüssiges Wasser vermutet. Hier ist es weniger die Sonne, als vielmehr die Gezeiten aufgrund der Umkreisung des Jupiters, die genug Energie liefern sollen, um unter einer äußeren Eiskruste einen Ozean von flüssigem Wasser zu ermöglichen. Dort jedenfalls könnten die Bedingungen günstig genug sein, um Voraussetzungen für Leben ähnlich dem auf der Erde zu schaffen. Einstweilen hat allerdings noch niemand nachgesehen. Möglicherweise werden aber in den kommenden Jahrzehnten Roboter zu diesem Mond geschickt, um die Vermutungen zu überprüfen.

Auf Titan, einem Mond des Planeten Saturn, der viel kälter als die Erde ist, gibt es vermutlich eine andere Flüssigkeit als Wasser, was sich zusammen mit zahlreichen anderen Eigenschaften ebenfalls dazu eignen könnte, damit sich dort Leben entwickelt, wenn, dann allerdings deutlich anders als auf der Erde. Auch dies ist also ein interessanter Ort, um etwas mehr darüber herauszufinden, was wirklich zum Leben notwendig ist und ob es unter deutlich anderen Bedingungen wie auf der Erde auch zur Entstehung von Leben kommen kann.

Lebewesen

Auf der Erde leben viele verschiedene Lebewesen: Pflanzen, Insekten, Vögel, Fische, Bakterien, Menschen und viele mehr. Sie haben viele Unterschiede und Gemeinsamkeiten. Sind Lebewesen miteinander verwandt? Nach der Evolutionstheorie sind alle Lebewesen auf der Erde miteinander verwandt. Wir Menschen sind demnach verwandt mit Affen, Kühen und Apfelbäumen, aber auch mit Mücken und Bakterien. Alle heute lebenden Organismen auf der Erde besitzen gemeinsame Vorfahren.

Affen
Pterois volitans
Marabou Storch
Qualle
Biene
Euglena

Stammbaum der Lebewesen

Tree of life by Haeckel
Circular timetree-of-life 2009

Der Biologe Ernst Haeckel zeichnete 1879 in Anlehnung an die Stammbäume von Adelsgeschlechtern einen Stammbaum der Lebewesen. An den Wurzeln befinden sich die Einzeller, von denen alle höheren Lebewesen abstammen, an der Spitze die Menschen. Wissenschaftler sind sich bewusst, dass wissenschaftliche Aussagen falsch seien können und suchen daher nach Fehlern. In Häckels Bild fanden sie Fehler. So sind die Vögel an einem falschen Ort eingezeichnet. Moderne Stammbäume sind wesentlich komplexer. Die Menschen stehen nun gleichauf mit den anderen zurzeit lebenden Organismen. Links im Bild sind die Säugetiere, daneben die Vögel. Einer der Striche bezeichnet die Menschen. Ausgestorbene Lebewesen, wie die Dinosaurier, sind hier nicht eingezeichnet. Auch die modernen Stammbäume sind vermutlich fehlerhaft. Viren können Gene zwischen verschiedenen Lebewesen übertragen und Einzeller können Gene mit anderen Einzellern austauschen. Besonders bei den Einzellern sind noch vielen Fragen offen. Es gibt für zukünftige Biologen noch viel zu erforschen.

Wissenschaft und Evolutionstheorie

Ziel der Wissenschaft ist es, die Welt besser zu verstehen (Wissen) und neue Technologien hervorzubringen (Innovation). Wissenschaftler entwickeln mentale Modelle (Theorien) und Funktionsmodelle (z. B. einen Motor). Anschließend testen sie diese Modelle durch Gedanken und Experimente. Geeignete Modelle werden der Öffentlichkeit präsentiert. Wissenschaftler ändern diese Modelle und testen sie erneut. Für Wissenschaftler sind Modelle nicht die Wahrheit. Deshalb sind sie immer auf der Suche nach Verbesserungen. Gute Theorien sind verständlich und gründlich getestet.

Cucurbita maxima
Cucurbita pepo Acchini
Cucurbita pepo
Cucurbita pepo 'Ufo'
Assorted Cucurbita pepo
Cucurbita aus Bayern

Entwicklung der Evolutionstheorie

Seit Jahrhunderten vermuten Wissenschaftler immer wieder, dass die heutigen Lebewesen gemeinsame Vorfahren hatten. Ihnen war bekannt, dass Pflanzen- und Viehzüchter die Eigenschaften von Lebewesen verändern können. Deshalb verwendeten die Kürbiszüchter für die nächste Saat nur die Samen der besten Kürbisse. In einigen Regionen vermehrten die Erzeuger rote Kürbisse, in anderen Regionen grüne. So entstanden verschiedene Formen. Allerdings konnten sich die Wissenschaftler nicht erklären, wie eine Zucht ohne Züchter funktionieren könnte.

Charles Darwin^[1] erkannte, dass natürliche Selektion ohne Züchter möglich ist. Wenn das Futter beispielsweise von einer dicken Schale umgeben ist, muss ein Vogel diese knacken können, um zu überleben. Ein dicker Schnabel macht dies möglich. Ein schmaler, spitzer Schnabel hilft beim Fangen von Insekten. Die Probleme im Lebensraum der Lebewesen bestimmen die Ziele. Dies wurde ihm durch Beobachtungen auf einer Reise zu den Galapagosinseln klar.

Darwin's finches

Evolution als natürliche Selektion

In den Zellen der Lebewesen befinden sich die Gene. Die Gene enthalten die Bau- und Betriebsanweisungen des Lebewesens. Diese bestehen aus DNA.

Mutation
DNA kann durch natürlich vorkommende radioaktive Strahlung verändert werden. Dies führt zu Veränderungen beim Nachwuchs. Dadurch haben Kinder, wie zum Beispiel Darwinfinkenküken, unterschiedliche Eigenschaften. Sie werden Variationen genannt.

Selektion
Einige Küken sterben, andere überleben. Lebewesen, die besser an die Umwelt angepasst sind, haben bessere Überlebenschancen. Küken mit einem zur Nahrungsaufnahme geeigneten Schnabel haben eine höhere Überlebenschance.

Ausbreitung
Die Überlebenden können Kinder bekommen.

Evolution als wissenschaftlicher Prozess

Evolution und wissenschaftliches Arbeiten basieren auf einem vergleichbaren Prozess:

Mutation
Wissenschaft: Wissenschaftler modifizieren bestehende Modelle.
Evolution: Strahlung verändert die DNA.

Selektion
Wissenschaft: Wissenschaftler testen die Modelle in Experimenten.
Evolution: Die Realitäten der Natur stellen alle Lebewesen auf eine harte Probe.

Ausbreitung
Wissenschaft: Durch eine Veröffentlichung erfahren andere Wissenschaftler etwas über das Modell.
Evolution: Lebewesen bekommen Kinder.

Die Evolutionstheorie beschreibt einen wissenschaftlichen Erkenntnis- und Innovationsprozess. Evolution bringt Innovationen und Erkenntnisse hervor ^[2]

Richtung und Ziel

Ein Züchter strebt nach Zielen, der Evolutionsprozess der Natur nicht. Doch der Mechanismus der Evolution hat eine Richtung: bestmögliche Anpassung an die Umwelt, um zu überleben. Zum Beispiel ist es sehr nützlich, fliegen zu können. Viele Innovationen waren erforderlich, bevor Vögel über die körperlichen und geistigen Fähigkeiten verfügten, zu fliegen und nach einem Zug den Weg zurück nach Hause zu finden.

Wissenschaft und Wahrheit

In der Philosophie wird seit Jahrhunderten über die Wahrheit gestritten. Da jede Seite davon überzeugt war, über die (absolute) Wahrheit zu verfügen, war eine Einigung unmöglich. Die Wissenschaft hat das Problem gelöst: Einerseits verzichtet die Wissenschaft auf absolute Aussagen. Alle Aussagen sind vorläufig und können jederzeit verbessert werden. Andererseits haben Wissenschaftler Methoden entwickelt, um die Qualität von Modellen zu überprüfen. Wissenschaftliche Aussagen sind nicht wahr oder unwahr, sondern von hoher oder niedriger Qualität. Das bedeutet nicht, das Wissenschaftler nicht von ihren Theorien überzeugt sind. Allerdings sind gute Wissenschaftler grundsätzlich bereit, ihre eigenen Überzeugungen zu revidieren.^[3]

Ist die Evolutionstheorie eine gute Theorie?

Die Evolutionstheorie ist verständlich. Es ist klar, dass gut angepasste Lebewesen eine höhere Überlebenschance haben.

Die Evolutionstheorie ist logisch. Es basiert auf den Gesetzen der Mathematik (Statistik).

Die Evolutionstheorie wird oft überprüft. Dies wurde durch Computersimulationen, Experimente und Beobachtungen in der Natur bestätigt.

Die Evolutionstheorie ist hilfreich. Es erklärt viele Eigenschaften von Lebewesen und Prozessen in der Natur, die sonst unverständlich wären.

Die Evolutionstheorie ist eine Theorie von hoher Qualität.

Insbesondere Fragen der Artbildung, der kambrischen Explosion und der Entstehung des Lebens werden derzeit diskutiert.

Leben

Wissenschaftler haben über hundert verschiedene Definitionen für den Begriff „Leben“ aufgestellt. Viele Definitionen ähneln sich. Sie gehören meist zu einer von fünf Kategorien.

Definitionen

Aufzählung von Eigenschaften
Leben ist ein System das einen Stoffwechsel hat, wachsen, vermehren und bewegen kann sowie sich durch Mutationen verändern.

Definitionen sollen helfen Missverständnisse bei der gemeinsamen Arbeit zu vermeiden. Für Definitionen haben Wissenschaftler daher Qualitätskriterien entwickelt.

Bei Aufzählungen entsteht ein Problem bei der Einteilung, wenn nicht alle Kriterien erfüllt werden. Definitionen mit Aufzählungen haben eine geringe Qualität.

Metabolism
Growth Rings
Samen
Racing Automobile
Tulip, Mutation

Materie und Energie
Leben ist ein System aus Nukleinsäuren und Polymerasen, dass Substanzen und Energie aufnimmt und verarbeitet.

Die Definition ist eng gefasst. Sie bezieht sich auf das irdische Leben.

Einige Wissenschaftler vermuten, dass es Lebensformen im Weltall gibt, die andere Stoffe verwendet.

RNA Polymerase

Information
Leben ist ein System, dass Informationen aufnehmen, verarbeiten und abgeben kann und sich selbst steuert.

Die Definition ist weit gefasst. Sie trennt nicht Biologie von Technik.

Information

Thermodynamik
Leben ist ein instabiles System, dass in sich Ordnung schafft und erhält.

Diese Definition bezieht sich auf andere Aspekte des Lebens: Lebewesen versuchen eine Ordnung aufrecht zu erhalten um nicht zu sterben.

Das trifft zu, aber Definitionen sollen intuitiv sein.

Entropie

Die aufgeführten Definitionen trennen zwischen belebt und unbelebt.

Bei der folgenden Symbiose basierten Definition gibt es einen abgestuften Übergang. Organismen sind eine höhere Lebensform als Einzeller, weil sie auf mehr Symbiosen beruhen.

Wissenschaftlich - philosophisch
Leben beruht Symbiosen, also auf der Zusammenarbeit zum gegenseitigen Nutzen. Philosophisch: Leben beruht auf dem Prinzip der Liebe.

Prinzipienbasierte Definition haben eine höhere Qualität als Adhock Definitionen. Dieses ist eine prinzipienbasierte Definition: Symbiosen bilden die Grundlage des Lebens.

In dieser Frage gibt es aber bei Biologen unterschiedliche Meinungen.

Die Symbiose Definition gibt dem Leben einen (ethischen) Wert, was für Ärzte und Juristen wichtig ist.

Aber viele Biologen lehnen die Verwendung von philosophischen Begriffen wie „Liebe“ strikt ab.

Clownfish with Sea anemone
African buffalo with cattle egret
Hummingbird with Plant
Crocodile with Plover
Ant with Aphid

Leben ist vielfältig. Jede dieser Definition beleuchtet andere Aspekte des Lebens.

Wie könnte Leben sich entwickelt?

Etwa eine Milliarde Jahren nach Entstehung der Erde gab es Einzeller und Stromatolith. Es ist nicht bekannt, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Es gibt verschiedene Theorien, eine davon wird im Folgenden vorgestellt.

Von der Chemie zur Biologie

Lebewesen regeln die chemischen Vorgänge in ihrem Inneren. Ein Hauptproblem beim Übergang von Chemie zu Biologie ist die Selbstregulation. Ein Vergleich mit der Marktwirtschaft soll dies verdeutlichen.

- Wenn in einer Fabrik die Lager voll sind, wird die Produktion gestoppt. (Endprodukte hemmen chemische Reaktionen.) In der Marktwirtschaft regelt sich die Produktion durch Angebot und Nachfrage. (In der Chemie regeln Ausgangsprodukte und Endprodukte die Reaktion.)

- In der Industrie gibt es ein Problem mit Abfallprodukten. Diese müssen entsorgt werden. Dies schmälert den Gewinn. Viele Unternehmer sind reich geworden, weil sie eine Idee hatten, wie man aus den Abfallprodukten etwas Wertvolles herstellen kann. Das Abfallprodukt wurde zum Rohstoff. (Das Endprodukt einer chemischen Reaktion kann zum Ausgangsprodukt einer weiteren Reaktion werden.)

* Schritt 1: Zyklus Ausgangsprodukte und Katalysatoren fördern chemische Reaktionen. Nach der Reaktion werden die Katalysatoren freigesetzt und stehen für weitere Reaktionen zur Verfügung. Deshalb spricht man von einem Zyklus. Endprodukte hemmen chemische Reaktionen.

* Schritt 2: Hyperzyklus Das Endprodukt einer chemischen Reaktion wird in einer weiteren Reaktion zum Ausgangsprodukt. Dadurch wird die Produktion dieses Stoffes wieder in Gang gesetzt. Beide Zyklen steuern und erhalten sich in einer Symbiose gegenseitig.

Die Stoffwechselvorgänge jeder Zelle beruht auf einer Vielzahl von Hyperzyklen. Nach der Symbiose basierten Definition sind Hyperzyklen sehr einfachen Lebensformen auf Chemiebasis, Einzeller mit ihren ungeheuer vielen Hyperzyklen eine deutlich höhere Lebensform.

Lebewesen benötigen eine Begrenzung um ihre Bestandteile zusammen zu halten. Möglicherweise sind die ersten Lebewesen in kleinen Hohlräumen im Gestein entstanden zwischen denen chemische Stoffe zirkulierten. Erst viel später haben einzelne Zellen die Hohlräume verlassen und sich woanders niederzulassen. Die erste Lebensform war demnach nicht eine einzelne Zelle, sondern ein Lebensraum. Die erste biologische Lebensform war daher das Biotop.

Lebewesen müssen kontinuierlich Nahrung aufnehmen. Diese besteht aus Chemikalien und liefern Baustoff und Energie. Damit Leben entstehen konnte, mussten die dafür erforderlichen chemischen Stoffe wie Zucker, Fette und Aminosäuren vorhanden sein. Wissenschaftler haben gezeigt, dass es für alle wichtigen Substanzen eine Anzahl von Möglichkeiten gibt, wie sie entstanden seien könnten. Etliche Biologen meine deshalb, dass es im Weltall auf vielen Planeten und Monden Lebewesen gibt.

Die Erde zur Zeit der Entstehung des Lebens

Vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren, also vor einer unvorstellbar langen Zeit, war die Erde ein ganz anderer Planet als heute. Es wäre für einen Menschen wahrscheinlich kein gemütlicher Ort gewesen. Vor dieser Zeit war es auf der Erde über 100°C heiß, das ist heißer als kochendes Wasser. Die Luft bestand aus Schwaden von Wasserdampf, dem giftigen Kohlenstoffdioxid und dem stinkenden Schwefelwasserstoff sowie aus kleinen Mengen anderer Gase. Nun kühlte die Erdkruste ab und die Schwaden aus Wasserdampf begannen als Regen zu fallen. Dieser Regen war vermutlich nicht mit einem heutigen Regen zu vergleichen. Wahrscheinlich fiel das Wasser wie aus Wasserfällen herab. Dieser Regen dauerte einige Millionen Jahre und die Meere füllten sich allmählich.

Die Entstehung des Lebens

Es gibt mehrere Vorstellungen darüber, wie das Lebens auf der Erde entstanden ist - oder hier hingelangt sein könnte. Da niemand von uns persönlich dabei war und wir kein weiteres Sonnensystem samt Erde haben, um es auszuprobieren, ist es auch hier schwierig, aus Funden, Untersuchungen, Versuchen und Beobachtungen zu schließen, was damals wirklich passiert ist.

In den zuvor genannten Meeren befanden sich aber sicher all die Atome oder Elemente, die für die Entstehung des Lebens notwendig gewesen sind, aber vermutlich nicht in Form jener großen organischen Moleküle, die notwendig sind, damit etwas lebt. Selbst das ist aber nicht ausgeschlossen, weil, wie bereits beschrieben, in Kometen bereits verschiedene organische Moleküle gefunden wurden, die als Bausteine des Lebens dienen können und unter günstigen Umständen auch den Aufprall des Kometen auf der Erde unbeschädigt überstehen können.

Diese Mischung aus Wasser und anderen wichtigen Materialien wird Ursuppe genannt. Diese enthält also das für das Leben notwendige Material, aber zumeist nicht in der Anordnung und Zusammensetzung, wie es für Leben notwendig ist. Dies kann man mit einem Fahrrad vergleichen - fein gemahlen und in eine Tüte verpackt, kann man es nicht als Fahrrad nutzen, erst wenn alles richtig angeordnet ist. Selbst wenn man das Fahrrad nur in seine verschraubbaren Bestandteile zerlegt, ist dieser Haufen Material nicht als Fahrrad verwendbar. Diese Anordnung des Materials macht also den wesentlichen Unterschied aus. Man sagt auch, das funktionsfähige Fahrrad enthält mehr funktionswichtige Struktur und Ordnung, Information als eine Tüte mit zermahlenem Fahrrad darin. Vergleicht man beides, so erkennt man schnell, dass es gar nicht so einfach ist, aus dem Tüteninhalt ein Fahrrad zu machen. Lebewesen enthalten entsprechend Struktur, Information und Ordnung, meist komplizierter noch als die von einem Fahrrad. Aus der alltäglichen Beobachtung wissen wir auch, dass sich aus solch einer Tüte von Material nicht einfach von selbst ein Fahrrad oder sonstiges Ding bildet, welches Funktion, Information und Ordnung hat. Damit dies geschieht, muß es also mehr geben als die Tüte voll Material. Das ist das wesentliche Problem, übertragen auf die Entstehung des Lebens: Wie entsteht aus der ungeordneten Ursuppe ein Ding mit Funktion, Information und Ordnung?

Lebewesen haben zudem noch andere Eigenschaften als ein Fahrrad: Als Lebewesen gilt gemeinhin, was sich von seiner Umwelt ausreichend abgrenzen kann, aber auch mit dieser Energie und Materie kontrolliert austauschen kann. Form und Verhalten wird zu einem guten Teil durch Regeln bestimmt, die zu dem Lebewesen gehören. Ein weiteres relevantes Kriterium eines Lebewesens ist es, dass es sich selbst vervielfältigen kann, also ungefähre Kopien von sich herstellen kann, Nachkommen eben.

Aus den alltäglichen Beobachtungen her gemeinhin bekannt ist, dass die Unordnung eines Dings mit der Zeit zunimmt. Wenn wir das Beispiel mit dem Fahrrad hernehmen, es rostet, hat einen Platten, verfällt mit den Jahrzehnten. Aus der erwähnten Tüte mit Material wird nicht irgendwann von selbst ein Fahrrad, unter dem Einfluß der Umwelt wandelt sich ein Fahrrad hingegen über die Jahrzehnte oder Jahrhunderte zu einem unbrauchbaren Haufen Material. Auch beginnt das Rad nicht irgendwann von alleine, auf selbst gewählten Pfaden durch die Gegend zu eilen. Stattdessen strebt so ein Haufen Material eher einer gleichmäßigen Verteilung zu, leert man die Tüte mit dem Material draußen auf einen Haufen, ist recht zügig festzustellen, wie sich das Material allmählich gleichmäßiger in der Umgebung verteilt, statt sich zu etwas wie einem Fahrrad zusammenzuziehen.

Bei der Entstehung des Lebens scheint hingegen ein umgekehrter Prozess vorzuliegen. Aus einfachen Atomen und Molekülen sollen komplizierter anmutende Dinge entstehen, die sich letztlich selbst reproduzieren können, die zum guten Teil selbst über ihr Schicksal bestimmen können, also Lebenwesen. Dies scheint zunächst ein Prozess zu sein, bei dem die Ordnung zunimmt.

Wer also erklären will, wie das Leben entstanden ist, muß zunächst erklären, wie aus der ungeordneten Ursuppe etwas werden konnte, was all dies kann. Und diese Erklärung muß natürlich mit dem vereinbar sein, was die Physik der unbelebten Dinge vorgibt, denn das Lebewesen ist Teil dieser mit Physik erklärbaren Welt. Aus dem unbelebten Material kann also das Leben nur auf einem Wege entstanden sein, der mit diesem normalen Verhalten übereinstimmt, bei dem im Mittel etwas entsteht, was weniger Ordnung und Information hat als zuvor und nicht mehr.

Auch hier ahnt man schon, wie das gehen kann, wenn etwas mehr Ordnung und Information bekommen soll, so ist es notwendig, daß dafür die Ordnung und Information in dessen Umgebung umso mehr abnimmt, um dies wieder auszugleichen. Im Grunde tun dies Lebewesen unentwegt, um sich selbst am Leben zu halten. Was uns dabei als Teilergebnis kompliziert anmuten kann, kann von dem gesamten Entstehtungsprozess her doch sehr einfach unten den gegebenen Bedingungen sein.

Direkte Entstehung des Lebens aus der Ursuppe?

In den entstehenden Meeren gab es eine Vielzahl an herausgewaschenen Mineralien und anderen chemischen Stoffen und es zuckten in der Luft über dem Meer gigantische Blitze. Das wird die Ursuppe genannt.

Eine direkte Entstehung des Lebens aus der Ursuppe wird in etwa so erklärt: Durch die Energie der Blitze bildeten sich aus den chemischen Stoffen im Meer chemische Verbindungen, unter anderem auch sehr große Moleküle. Es gab ein ziemliches Getümmel an solchen Verbindungen und manche schlossen sich auch zusammen und irgendwann entstanden Verbindungen, die sich vermehren konnten. Das waren vermutlich die ersten, wenn auch sehr primitiven Formen des Lebens. Man kann sich vorstellen, dass dieser Prozess einige Jahrmillionen dauerte und an vielen Orten der Erde gleichzeitig ablief.

Die Möglichkeit wird durch Funde unterstützt, etwa 3,5 Milliarden Jahre alte Versteinerungen von frühen Vorformen von Einzellern in Südafrika gefunden wurden. Die Funde belegen aber natürlich nur, dass es die Vorformen zu jener Zeit gab, nicht wie sie entstanden sind.

Diese Überlegungen klären aber nicht im Detail, wie es möglich war, dass aus einfachen Molekülen komplexere, große Moleküle entstanden, die sich schließlich selbst reproduzieren konnten.

Auch aus unserem Alltag kommt uns die Idee nicht sehr vertraut vor: Wenn der Blitz einschlägt, entsteht meist nichts Komplizierteres, von Funktion, Ordnung und mehr Information. Schlägt der Blitz in ein Lebewesen ein, ist es eher tot oder zumindest nicht mehr voll funktionsfähig, zumindest schlechter dran als ein ähnliches Lebewesen, welches nicht getroffen wurde. Immerhin, weil das ja alles sehr lange gedauert hat, mag es ja sein, dass wirklich die meisten großen Moleküle gleich wieder zerstört wurden, aber eine sehr kleine Anzahl sich dabei auch zu etwas Komplizierterem hat verbinden können. Allerdings verteilen sich diese in einem Urmeer recht schnell, so dass es wieder nicht so wahrscheinlich ist, dass sie auf geeignete ähnliche Moleküle stoßen, mit welchen sie sich zu etwas noch Komplizierterem zusammenschließen können, bevor sie der nächste Blitz wieder zerlegt.

So gilt es also, diese Überlegungen zu verfeinern, also vielleicht doch statt der Blitze eine weniger zerstörerische Energiequelle, dazu etwas, was die größeren Moleküle zusammenhält, damit das alles plausibler klingt?

Entstehung im Gestein, etwa in der Nähe von Unterwasservulkanen?

Was würde man im Alltag nehmen, um große Dinge beisammen zu halten und die kleinen durchlaufen zu lassen? Natürlich - ein Sieb! Gab es das damals, zu Zeiten der Ursuppe? In der Tat, denn damals war unsere Erde ja noch viel heißer als heute und am Grunde der Urmeere gab es Unterseevulkane. Und einige Vulkane produzieren Gestein, durch welches Wasser wie durch einen Schwamm fließen kann, man sagt, es ist porös. Man kennt etwa den Bimsstein, der entsteht, wenn der Vulkan seine Lava mit viel Gas vermischt ausspuckt. Es gibt aber noch andere Möglichkeiten für poröse Gesteine. Solch ein Gestein mit Hohlräumen eignet sich jedenfalls, damit Wasser hindurchströmen kann. Große Objekte bleiben darin hängen und können sich dadurch mit der Zeit auf recht engem Raum ansammeln, statt sich in der freien Ursuppe zufällig zu verteilen.

Und der Vulkan macht noch viel mehr - am Vulkanschlot ist es wärmer als in der Ursuppe weiter weg. Strömt also Wasser durch den Stein, ist es auf der Seite des Vulkanschlots etwas wärmer als auch der abgwandten Seite. Zudem strömen aus dem Vulkanschlot viele verschiedene nützliche chemische Stoffe und einfache, aber wichtige Materialien, in der Nähe des Schlotes ist davon mehr vorhanden als weiter weg in der verdünnten Ursuppe. So aber entsteht ein Strom von Energie und chemischen Stoffen durch das Gestein.

Versuche und Rechnungen haben nun in der Tat ergeben, dass unter solchen Bedingungen die angesammelten großen Moleküle im Stein genug Zeit haben, um sich allein durch die Strömung von Material und Energie zu noch größeren zusammenzufügen, welche wiederum Eigenschaften aufweisen, die es ermöglichen, daß in dem Stein von bestimmten großen Molekülen aus dem durchströmenden Material Kopien erzeugt werden.

Damit all dies klappt, ist es sehr wichtig, daß der Vulkan über längere Zeit einigermaßen gleichmäßig Energie und chemische Stoffe durch den Stein transportiert, also anders als ein Blitz keine monentane Störung des Gleichgewichtes der Unordnung in der Ursuppe ist, sondern fortwährend ein Ungleichgewicht bereitstellt, so dass auf Kosten der Umgebung in dem Gestein kompliziertere, große Moleküle kopiert werden, allein aus den normalen Eigenschaften dieser Moleküle heraus.

Damit ist aber eine Vorstufe des Lebens erreicht, die Fähigkeit, ungefähre Kopien anzufertigen, was somit keine Eigenschaft ist, welche den Lebewesen allein vorbehalten ist, unter solch günstigen Bedingungen gelingt das auch unbelebten Materialien. Bei diesen ersetzt der poröse Stein zunächst die Abgrenzung von der Außenwelt, wie sie für Lebewesen notwendig ist, durch den Stein und den Vulkan erfolgt der kontrollierte Austausch von Energie und Material mit der Umgebung. Erst später ersetzen Hüllen und kompliziertere Schutzmechanismen den porösen Stein, die Moleküle werden selbständiger und stabiler und können auch in der freien Ursuppe weiter weg vom Vulkan bestehen.

Da sich mit der Zeit auch das Wetter beruhigt und Blitze weniger häufig und heftig einschlagen, verbessern sich die Chancen, in der Ursuppe zu überdauern. Aus diesen Vorläufern des Lebens konnten sich so unter geeigneten, geschützten Bedingungen mit der notwendigen, kontinuierlichen Zuführung von Material und Energie letztlich kompliziertere Moleküle bilden, die man als sehr einfaches Leben bezeichnen kann.

Damit ist aber der schwierigste Schritt von unbelebtem, einfachem Material der Ursuppe hin zu eigenständigen Lebewesen gemacht. Die so entstandenen Wesen sind stabil und entwickelt genug, um durch weitere Verbindungen untereinander und zufällige Veränderungen beim Kopiervorgang weitere Wesen zu bilden, welche andere Eigenschaften aufweisen, die in einigen Fällen einen Schritt weiter zum Leben hin waren, die stabiler waren, selbständiger in der Ursuppe unterwegs oder sonst Vorteile hatten, die dazu führten, dass diese in größerer Zahl vervielfältigt wurden als andere, einfachere Strukturen.

Leben aus dem Weltraum (Panspermie)?

Eine andere, alternative Idee ist aufgekommen, nachdem man herausgefunden hatte, daß jene Kometen, die einst das Wasser zur Erde gebracht haben, auch geringe Mengen von Molekülen enthalten, die als Vorgänger des Lebens gelten. Ein A. Kirchner hat daraufhin die Vermutung geäußert, dass die ersten Lebenskeime aus der sogenannten Oortschen Wolke stammen, dem äußersten Bereich unseres Sonnensystems, wo es noch viel Material aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems gibt und woher einst das Wasser auf die Erde gekommen ist.

Diese Materiebrocken am Rande des Sonnensystems bestehen vermutlich noch in der gleichen Zusammensetzung aus dem Material, aus welchem einst das Sonnensystem entstanden ist, wobei es sich zum großen Teil um Material handeln dürfte, welches aus anderen Sonnensystemen stammt, die irgendwann am Ende ihrer Lebensdauer durch Explosion ihrer Sonne zerstört wurden, also schon eine Entwicklung von mehreren Milliarden Jahren als andere Sonnensysteme hinter sich hatten, bevor unser Sonnensystem entstanden ist. Sollte es in diesen Sonnensystemen also Leben gegeben haben, ist es nicht unplausibel, dass es etwas davon auf diese Trümmer geschafft hat und durch die niedrigen Temperaturen im Weltraum überdauern konnte. Zu bedenken ist dabei, dass die ersten Sterne erst noch jene Atome erzeugen mußten, aus denen das Leben sich hauptsächlich zusammensetzt, die ersten Sternensystemen mußten also zwangsläufig unbelebt sein. Erst mit deren Explosion gab es die notwendigen Atome, aus denen irgendwo in einem Sternensystem dann irgendwie das Leben entstanden wäre, ähnlich wie in den vorherigen Abschnitten skizziert vermutlich. Wiederum durch Explosion dieser Sterne wäre es den Lebenskeimen dann möglich gewesen, sich auf die weite Reise durchs Weltall zu machen, um dann irgendwann und irgendwo eine Dichte zu erreichen, die ausgereicht hat, um unser Sonnensystem zu bilden. Anzumerken ist hier allerdings auch, dass bei solch Sternexplosionen sehr viel lebensfeindliche Strahlung und sonstige schwerwiegende Einwirkungen auf Lebewesen eintreten, so dass davon auszugehen ist, dass ein Großteil eventuell vorhandenen Lebens auf einem Planeten bei solch einer Explosion seines Sterns sicherlich zerstört wird.

Haben doch irgendwelche Lebewesen überlebt und die lange Reise und Zeit bis zur Entstehung unseres Sonnensystems unter den lebensfeindlichen Bedingungen im Weltraum überstanden, müßten dann aus der winzigen Restmenge an Material die Lebenskeime mit dem Wasser auf die Erde gelangt sein, der aller größte Teil davon wird aber in der Sonne verglüht sein oder in den großen Planeten unseres Sonnensystem vernichtet worden sein.

Daher stellen einige Forscher auch Überlegungen an, ob es nicht möglich sein könnte, dass die organischen Moleküle in Kometen direkt im Weltraum entstanden sein könnten. Die Bedingungen auf solchen Kometen im Weltraum sind allerdings nur schwierig plausibel abzuschätzen. Strahlung und kleinere Partikel, die im Weltraum häufig auf den Kometen treffen, könnten eine Rolle spielen. Dies sind aber zufällig verteilte Ereignisse, die nicht einfach nachvollziehbar sind.

Wie sieht es aber aus, wenn solch ein Eisbrocken als Komet die Erde trifft? Der Komet durchquert dabei mit hoher Geschwindigkeit die Luft um die Erde herum und erwärmt sich dabei stark, das Wasser verdampft. Der komplette Komet verdampft eventuell sogar, manchmal bleibt aber ein Brocken aus Gestein oder Metall übrig und schlägt auf der Erde ein und erhitzt dabei seine Umgebung und sich selbst sehr stark und kann dabei auch komplett verglühen.

Leben ist empfindlich gegenüber Hitze. Können die Lebenskeime dies alles überlebt haben? Die meisten vermutlich nicht, aber wenn etwa in der Luft das Wasser verdampft, könnten es diese oder jene Moleküle schon unbeschadet an Staub oder Regentropfen geheftet bis hinunter zur Ursuppe überstanden haben. Wenn heute etwas einschlägt, kann man das zumindest untersuchen und da gibt es natürlich gelegentlich die genannten Spuren von Molekülen, die dem ähneln, was für Leben gebraucht wird. Es gibt aber keine Anhaltspunkte dafür, dass immer mal wieder und anderes Leben durch solche Einschläge auf der Erde aufgekommen ist, was man wohl erwarten könnte, wenn dies alte Kometenmaterial letztlich von diversen anderen Sonnensystemen stammt, die irgendwann einmal durch die Explosion ihres Sterns zerstört worden sind. Aber vielleicht hat ja auch nur eine Art von Leben überdauert und was jetzt vielleicht noch herunterfällt, kann sich mit dem bereits vorhandenen, weit fortgeschrittenen Lebensformen nicht mehr messen und überdauern.

Diese Überlegung mit dem Leben von Auswärts der Erde klärt allerdings nicht, wie diese Moleküle oder gar Organismen wiederum entstanden sind. Damit klärt sich also letztlich nicht die Entstehung des Lebens selbst, sondern allenfalls, wie dieses auf die Erde gelangt ist, falls es nicht auf dieser selbst entstanden ist. Der Weg dieser Lebenskeime ist weit und lang - über Milliarden von Jahren dürften die meisten unterwegs gewesen sein, bevor die Erde entstanden ist.

Da die Erde gerade in ihrer Anfangszeit immer wieder von Kometen getroffen wurde und dabei wiederum auch Material von der Erde wieder ins Weltraum gelangt ist, ist es umgekehrt auch möglich, dass auf der Erde entstandenes Leben auf diese Weise mit der Zeit auf andere Planeten wie etwa den Mars oder Monde von anderen Planeten gelangt ist - oder auch umgedreht vom Mars auf die Erde. Da auch der Mars in seiner Anfangszeit über Meere und aktive Vulkane verfügt hat, kann also nicht ausgeschlossen werden, dass dort Leben entstanden ist, welches durch Kometeneinschläge auf die Erde gelangt ist oder auch umgedreht.

Und wie nun wirklich?

Da es letztlich schwierig ist, genau nachzuvollziehen, was in der fernen Vergangenheit wann wo passiert ist, konzentrieren sich viele Forscher heute eher darauf herauszufinden, unter welchen Umweltbedingungen es möglich und wahrscheinlich ist, dass sich reproduzierende Moleküle, wie wir sie auf der Erde kennen, entstehen können und wie lange es solche Umweltbedingungen geben muß, damit dies geschieht. Wenn sich dabei herausstellt, dass es auf der Erde lange genug geeignete Bedingungen gegeben hat, damit Leben entstehen kann, kann vermutet werden, dass unter ähnlichen Bedingungen auch woanders Leben in ähnlicher Weise entstanden sein kann. Daher wäre es dann letztlich unerheblich, ob das hiesige Leben auf der Erde, dem Mars oder woanders entstanden ist, trotzdem könnte man ungefähr angeben, was notwendig gewesen ist, damit es entsteht. Ferner kann damit vermutet werden, dass auch an anderen Orten unabhängig vom Leben auf der Erde ähnlich strukturiertes Leben entstehen kann, wenn dort ähnliche Bedingungen vorliegen. Dies schließt wiederum nicht aus, dass auch andere Bedingungen Voraussetzungen für die Entstehung von Leben schaffen könnten.

Derzeit sieht es jedenfalls so aus, als hätte es auf der Erde genug Zeit und Bedingungen gegeben, unter denen Leben aus unbelebtem Material entstehen konnte. Und vermutlich gab es das auch ein oder zwei Sternengenerationen früher bereits, nur wären da die Wege bis zur Erde lang gewesen und unterdessen wäre sicherlich über die meisten Lebenskeime allerhand Unheil hereingebrochen, was sie ausgelöscht hätte. Es kann wohl auch nicht ausgeschlossen werden, dass zumindest größere organische Moleküle, Vorstufen des Lebens auf verschiedenen Wegen in Gaswolken im Weltraum oder auf Kometen gebildet wurden. Das Leben oder jedenfalls Vorstufen davon müssen also nicht einmal auf Planeten entstanden sein.

Einzeller entstehen

Aus den Frühformen des Lebens entstanden dann vor fast 3,5 Mrd. Jahren die ersten Einzeller. Gleich zu Beginn spalteten sie sich in zwei Hauptlinien auf:

Bakterien
Archaebakterien

Bei beiden Gruppen entwickelten sich mehrere Hundert Arten, die alle Lebensräume auf der Erde besiedelten. Einige Arten besiedelten Höhlen, Geysire und heiße Schlammtümpel auf dem Festland. Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, besiedelten die Ozeane und bildeten mit Mineralien die ersten Riffe, Stromatolithen genannt. Es sind zahlreiche Fossilien solcher Stromatolithen aus der Zeit vor über 3 Mrd. Jahren gefunden worden.

Langsam begannen die Mikroben auch ihre Umwelt zu verändern. Schwefelgase wurden zu Elementaren Schwefel verwandelt, Ammoniak zu Stickstoff und Methan zu Kohlendioxid.

Am wichtigsten aber war die Tätigkeit der Cyanobaktieren! Sie entwickelten die Fotosynthese und entzogen der Luft dadurch viel Kohlendioxid und setzten Sauerstoff frei, dass sich zunächst im Ozean ansammelte. Vor 2,5 Mrd. Jahren entwich dann das Gas zunehmend in die Atmosphäre. Mit den Mineralien aus den Vulkanen und den immer wieder einschlagenden Meteoriten bildeten sich viele neue Erze, die sogenannten Bändererze. Vor allem bestanden sie aus rotem Eisenoxid, das uns als Rost bekannt ist. Da auch noch der Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre stark gesunken war, führte das gleichzeitig zu einer gewaltigen Eiszeit, die erst durch die Tätigkeit der Vulkane langsam zu Ende kam.

Aus dieser Zeit müssen auch schon die ersten Viren existiert haben. Leider gibt es kaum Überreste von ihnen.

Endosymbionthentheorie einfach erklärt

"Sym" heißt zusammen und bio kennt ihr aus dem Wort "Biologie", es heißt "leben". "Sym-bio-se" heißt also wörtlich zusammenleben. Die Vorsilbe "Endo" stammt aus dem griechischen und heißt "innen". "Endo-sym-bio-se" heißt daher innen zusammenleben. Und die Endosymbiontentheorie beschäftigt sich mit der Vorstellung, daß eine Bakterie in einer größeren Zelle lebt.

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Einzeller aus einer Zelle, Mehrzeller aus vielen. Jede Zelle enthält verschiedene Elemente, die sogenannten "Organellen". Am bekanntesten sind der Zellkern, die Plastiden und die Mitochondrien. Da sich letztere beide so teilen, als wären sie eigenständige Bakterien, kam die Theorie auf, das sie früher auch solche gewesen waren.

Man erklärt sich das wie folgt:

Vor etwa 2,5 Mrd. Jahren nimmt ein Archaebakterium andere Bakterien als "Untermieter" in sich auf. Diese neue Gemeinschaft nennen die Forscher Eucaryotische Zelle und den Vorgang "Endosymbiose". Das Wort ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Folgte dann auch noch ein Cyanobakterium diesen Weg, so machte sich der Eucaryot auch noch die Fotosynthese für sich nutzbar. Eine solche erweitere Endosymbiose führte zu Pflanzen, ansonsten zu Tieren.

Euglena
Euglena
Endosymbiosis
Serial Endosymbiosis Theory

Die ersten Vielzeller

In der folgenden langen Zeit, immerhin mehr als 1 Milliarde Jahre, nahm die Vielfalt der Pflanzlichen und Tierischen Einzeller (Algen, Urtierchen) weiter zu. Es entwickelten sich mehrere Hundert Arten. Aber auch die Bakterien und Archaebakterien entwickelten sich noch etwas weiter.

Verändern tat sich auch weiter die Atmosphäre und die Verteilung der Land- und Wassermassen. Der Gehalt an Stickstoff und Sauerstoff in der Atmosphäre nahm weiter zu, der an Kohlendioxid weiter ab. Die Kontinente bildeten einen Superkontinent, Hudsonland genannt, der dann wieder auseinander brach um sich dann vor rund 800 Millionen Jahren wieder zu einem neuen Superkontinent mit Namen Rhodinia zu vereinigen.

Die Einschläge von Kometen und Meteoriten ließen zwar deutlich nach, hörten aber nie auf. Aus dieser Zeit stammen mehrere Krater, darunter auch zwei große in Kanada und Südafrika. Auf Grund des Kraterdurchmessers müssen die eingeschlagenen Objekte mehrere Kilometer (!) Durchmesser gehabt haben.

Gegen Ende der Erdurzeit, vor rund 750 Millionen Jahren, wurden die Algen mehrzellig. Aus dieser Zeit stammen auch die ersten Pilze. Zur gleichen Zeit tauchten die ersten Tierischen Vielzeller auf. Warum schlossen sich aber die Einzeller zusammen?

Der Hauptgrund war, das es damals eine furchtbare Eiszeit gab! Das Meer zog sich fast ganz zurück und gewaltige Gletscher überzogen alles Festland! Die Erde glich einem gewaltigen Schneeball und im wenigen Meer wurde es langsam sehr eng.

Doch wie sah der erste Tierische Vielzeller aus?

Leider gibt es von diesem Tier keine Fossilien. Trotzdem können sich die Forscher ein gutes Bild von ihm machen, denn sein Nachkomme existiert noch heute - es ist ein Scheibentier! Es sieht aus wie eine Kontaktlinse und kriecht sehr langsam über den Meeresboden. Man hat bei ihm die fünf grundlegendsten Lebensfunktionen nachgewiesen:

Bewegung
Stütze
Abwehr von Fressfeinden
Nahrungsaufnahme (Algen, Bakterien)
Fortpflanzung

Die Eiszeit endete unterdessen langsam wieder, vor allem weil die Vulkane die Erde aufheizten. Dazu kam, das der neue Superkontinent Rhodinia wieder auseinander brach. Kurz vor Ende der Erdurzeit, vor rund 600 Millionen Jahren, tauchten neue Gruppen von Vielzellern auf, darunter die Schwämme (Porifera), die ältesten Würmer, primitive Weichtiere (Ur-Schnecken)und Nesseltiere (Cnidaria), darunter die Frühformen der Korallen. In den Ediacara-Hügeln finden sich erste Abdrücke dieser Tiere und man nennt diese Zeit daher Ediacarium.

Die Kambrische Explosion

Unter der kambrischen Explosion versteht man die Entstehung vieler neuer Tiergruppen innerhalb des Kambriums, des ältesten Abschnitts des Erdaltertums, der vor 542 Millionen Jahren begann und vor 488 Millionen Jahren endete. Zurzeit der raschen Zunahme der Artenvielfalt brach der Superkontinents Rodinia durch heftige Vulkanausbrüche auseinander und teilte sich in Gondwana und zahlreiche Kleinkontinente. Dadurch entstand viel neuer Lebensraum. Aus dem Kambrium stammen so die ältesten Stachelhäuter (Ur-Seelilien), Gliederfüßer (Trilobiten, Ur-Krebse), und die Vorläufer der Wirbeltiere. Auch von letzteren lebt ein Vertreter noch bis heute - das Lanzettfischchen. Auch Pilze, Nesseltiere, Weichtiere und Würmer entwickelten sich rasch weiter und spalteten sich in viele Linien auf, darunter waren Frühformen der Schnecken, Tintenfische, Muscheln und Quallen.

Die Erde entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Spätestens eine Milliarden Jahre später gibt es einzellige Lebewesen. Komplexe Einzeller, Eukaryonten genannt, entstanden bis vor ungefähr 2 Milliarden Jahren. Die ersten Vielzeller, wie Fadenalgen, Quallen, Würmer entstanden vor 1-2 Milliarden Jahren. Vor etwa 540 Millionen Jahren entstanden Tiere mit komplexen Organen wie Herz oder Augen. So wie in der industriellen Revolution in geschichtlich kurzer Zeit die Wirtschaft und Lebensweise der Menschen grundlegend geändert hat, so haben sich in geologisch kurzer Zeit alle heute existierenden Tierstämme entwickelt. Biologen sprechen daher von der kambrischen Explosion. Die Industrielle wurde durch Basisinnovationen wie der Dampfmaschine ausgelöst. Auch die kambrische Explosion wurde vermutlich durch Basisinnovationen ausgelöst, die die Organbildung ermöglichte. Voraussetzung ist, dass sich Zellen spezialisieren und dann an den richtigen Ort wandern.

Das Land wird erobert

Die Eroberung des Festlandes erfolgte nach und nach in mehreren Schritten. In der Erdurzeit gab es nur einige Bakterien und Archaeen an Land. Der größte Teil des Festlandes war lange eine Wüste. Das änderte sich nur langsam. Aber warum kamen Pflanzen und Tiere überhaupt an Land?

Ein Grund könnte der Platzmangel im Meer sein, denn die Meere waren damals voll von Lebewesen. Darunter waren viele Räuber und das Land bot eine sichere Zuflucht vor ihnen. Der sichere Weg an Land wurde aber erst richtig möglich, nachdem sich eine schützende Ozonschicht gebildet hatte. Denn ohne diese waren die Kreaturen an Land der schädlichen UV-Strahlung der Sonne ungeschützt ausgesetzt. Aber sie benötigten dazu neue Methoden der Fortbewegung und der Atmung und die sollte nicht lange auf sich warten!

Kambrium

Im Kambrium erlebten die Weichtiere, die Schwämme, die Würmer, die Algen, die Nesseltiere, die Stachelhäuter und die Gliederfüßer in den Meeren eine fast explossionsartige Entwicklung. Die zu den Nesseltieren gehörenden Quallen erreichten fast schon ihr heutiges Aussehen, ebenso viele Würmer, Algen und Schwämme. Auch die Vorläufer der Wirbeltiere entwickelten sich weiter. Am stärksten breiteten sich aber die Gliederfüßer aus, das sind Tiere mit äußerer Panzerhaut vielen Beinen. Aus dem Kambrium stammen vor allem die Ur-Krebse und die Trilobiten. Bei letzteren entwickelten sich fast 3000 Arten, so dass sie die Hälfte aller Fossilien aus dieser Zeit ausmachten. Eine verwandte Gruppe hatte ein ungewöhnliches Aussehen, so zum Beispiel Anomalocaris, der am Meeresgrund mit seinen Greifern nach Futter (Trilobiten und Würmer) absuchte, oder Opabinia mit einem Rüssel der in einer Greifzange endete und fünf Augen (!) am Kopf. Am Ende des Kambriums waren alle Großgruppen des Tierreiches, die man Stämme nennt, im Meer vorhanden. Räuber wie Opabinia und Anomalocaris machten Jagd auf die Pflanzenfresser, d. h. es begann das Spiel von Jäger und Gejagtem, das bis heute andauert. An Land gab es aber noch keine Pflanzen und Tiere, sondern nur Bakterien und Archaebakterien. Der Hauptgrund war, das der Aufbau der Ozonschicht noch nicht abgeschlossen war. Diese war nämlich wichtig, den sie schützte das Leben außerhalb der Ozeane vor schädlichen Strahlen aus dem Weltraum.

Am Ende des Kambriums starben einige Lebensformen aus, darunter viele Trilobiten, Opabinia und einige Frühformen der Schwämme, Würmer, Schnecken und Tintenfische. Als Ursachen werden Vulkanausbrüche, Klimaänderungen und Meteoriten vermutet, denn es gibt auch aus dieser Zeit einige Einschlagskrater.

Ordovizium

Einige Millionen Jahre später hatte sich das Leben in den Ozeanen von den Katastrophen erholt. Jetzt entwickelten sich die ersten Hefepilze, Schimmelpilze, Flechten und moosähnliche Pflanzen. Sie besiedelten die Küsten, die Seen und die Flusstäler und waren die ersten Landpflanzen. Den Pflanzen folgend gehen nun Würmer und einige Krebse an Land.

Das meiste Leben spielte sich aber weiterhin in den Meeren ab. Hier nahm die Artenvielfalt weiter stark zu. Zum Beispiel erschienen bei den Stachelhäutern die Vorläufer der Seeigel und Schlangensterne. Bei den Gliederfüßern erschienen neue Arten bei Trilobiten und Krebsen, bei den Nesseltieren die ersten echten Korallen und bei den Wirbeltieren die Vorläufer der Fische. Die Herrschaft über die Ozeane aber übernahmen die bis zu 15 Meter großen Tintenfische der Nautiliden und die bis zu 3 Meter (!) großen Seeskorpione mit ihren kräftigen Scheren.

Am Ende dieser Zeit gab es einen dramatischen Kälteeinbruch, als der Großkontinent Gondwana über dem Südpol lag. Es gab eine gewaltige Eiszeit. Gletscher bedeckten den größten Teil dieses Großkontinents (Nordafrika, Arabien, Brasilien und Südeuropa) und der Meeresspiegel sank um 200 Meter. Vielleicht gab es auch noch einen Asteroideneinschlag ins Meer oder einen Gammablitz aus dem Weltraum. Was dann folgte, war das zweitgrößte Massensterben der Erdgeschichte, von dem 90 % der Meerestiere betroffen waren. Viele Arten der Würmer, der Weichtiere (Muscheln, Kopffüßer darunter viele Nautiliden), der Stachelhäuter (Ur-Seelilien) und der Gliederfüßer (Trilobiten, Ur-Krebse) starben aus.

Silur

In dieser Zeit begannen Pilze, Flechten und Moose immer weiter an Land vorzustoßen. Dazu kamen die Frühformen der Farne. Gegen Ende dieser Zeit tauchten immer mehr Wirbellose Tiere an Land auf. Tausendfüßer und primitive Spinnen und Skorpione erschienen. Seeskorpione, die teilweise bis zu zwei Meter lang wurden, gingen in den flachen Küstengewässern auf die Jagd nach kleineren Tieren. Wann die Regenwürmer an Land kamen, wissen die Forscher nicht genau, denn es gibt leider keine Fossilien von ihnen, die das belegen.

Im Meer entwickelten sich die ersten echten Wirbeltiere, darunter Schleimaale, Neunaugen, Ur-Haie und die ersten Panzerfische. Auch die Weichtiere und die Stachelhäuter entwickelten sich weiter. Es erschienen neue Arten bei Muscheln, Schnecken, Seeigeln, Schlangensternen und Tintenfischen, darunter Vorläufer der Ammoniten, der Seesterne und der Seegurken.

Im Silur nahm die heutige Landkarte langsam Gestalt an, vor allem Europa. Es entstanden die Berge im Norden- und Nordwesten Europas. Am Ende des Silurs folgte wieder eine Aussterbewelle, vermutlich durch den Einschlag eines Asteroiden, verursacht, denn aus dieser Zeit gibt es weitere Meteoritenkrater.

Devon

In dieser Zeit entstanden wieder neue Gebirge wie die Appalachen im Osten Nordamerikas.

Mit dem Beginn dieser Zeit erschienen neue Pflanzen und Tiere an Land. Dazu gehörten Bärlappe, Ur-Farne, Schachtelhalme, Gliederfüßer (Skorpione, Spinnen, Milben und Tausendfüßer). Diese entwickelten dazu eine neue Art Luft zu atmen - durch die Haut oder mit Hilfe von Luftröhren (Tracheen). Außerdem entstanden immer mehr Fischarten, wie Haie oder die sogenannten Panzerfische. Deshalb wird der Devon auch "Zeitalter der Fische" genannt. Das größte bekannte Tier aus dem Devon war der räuberische Fisch Dunkleosteus, der wahrscheinlich an der Spitze der Nahrungskette stand. Als letztes erschienen gegen Ende der Devonzeit vor 360 Millionen Jahren die Schnecken, die Insekten und die Wirbeltiere an Land.

Die Landwirbeltiere stammen dabei von Lungenfischen und Quastenflossern ab, die es seit 400 Millionen Jahren im Meer gab. Diese hatten dazu vier kräftige Flossen entwickelt mit denen sie sich an Land fortbewegen konnten. Um Luft außerhalb des Meeres atmen zu können, entwickelte sich ihre Schwimmblase zu einer einfachen Lunge. Aber ihre Eier, noch ohne Schale, mussten sie ins Wasser legen und hier schlüpften die Jungen, die erst ausgewachsen wieder an Land kommen konnten. Man nennt diese ersten Landwirbeltiere Amphibien und ihre Nachfahren leben noch heute.

Die Pflanzen entwickelten sich gegen Ende der Devonzeit weiter zu den ersten Bäumen, das Festland wurde im Devon von vielen verschiedenen Pflanzenarten "erobert". Dann gab es eine Katastrophe. Was die Ursache war, darüber rätseln die Forscher noch. Es könnte der Einschlag eines Asteroiden gewesen sein. Auf jedem Fall gab es eine Klimaänderung. Viele Tier- und Pflanzenarten starben aus, darunter viele Ur-Farne, zahlreiche Moose, viele Gliederfüßer (Trilobiten), viele Ur-Farne, viele Stachelhäuter (Ur-Seelilien), viele Tintenfische aus der Gruppe der Nautiliden und alle Panzerfische. Auch der letzte Nachkomme des Räubers Anomalocaris aus dem Kambrium ist jetzt verschwunden.

Karbon

Diese Zeit war tropisch warm und riesige Sumpfwälder aus Schachelhalmen, Farnen, Bärlappen und den Vorläufern unserer Bäume bedeckten den Süden Europas, Nordamerikas und Chinas, die damals am Äquator lagen. Bärlappe und Schachtelhalme wurden damals bis zu 25 Meter (!) hoch. Die Reste dieser ersten Sümpfe der Erdgeschichte liegen heute als Steinkohle in der Erde und manchmal kann man darin noch die Herkunft in Form eines Blattes erkennen.

In dieser Zeit eroberten die Insekten die Luft. Unter diesen ersten Insekten gab es viele Riesenformen, so zum Beispiel die Ur-Libelle Meganeura mit 70 cm Flügelspannweite! Auch die Amphibien wurden immer größer und manche erreichten eine Größe von 5 Metern. Die meisten von ihnen fraßen Fische, andere Insekten, Tausendfüßer und Würmer. Nur wenige waren Vegetarier. Auch die Tausendfüßer und Spinnentiere brachten Riesenformen hervor, wie zum Beispiel den Tausendfüßer Arthropleura oder den 70 Zentimeter langen Landskorpion Pulmonoscorpius. Ein Grund für das Entstehen von Riesenformen war, dass die Atmosphäre wegen der Riesenpflanzen mehr Sauerstoff als heute enthielt. Das Karbon brachte auch verschiedene Arten bizarrer Fische hervor, so wie zum Beispiel Stethacanthus, einen Hai, der auf dem Kopf und der Rückenflosse viele kleine Stacheln trug. Gegen Ende des Karbons entwickelten einige der Landwirbeltiere die ersten Eier mit Schale und Dotter. Diese Tiere waren nun vollkommen unabhängig vom Wasser und man nennt sie Reptilien.

Langsam schlossen sich fast alle Landmassen der Erde zu einem Superkontinent zusammen, dem der Deutsche Forscher Alfred Wegener den Namen Pangaea gegeben hatte.

Auch diese Zeit endet mit einer größeren Aussterbewelle. Ursache waren wie immer Vulkanausbrüche und die Einschläge von Meteoriten, denn man fand einen großen Krater aus der Zeit vor 305 Millionen Jahren in Nordamerika.

Perm

Mit der Permzeit endet das Erdaltertum. Es war die Zeit in dem Pangäa endgültig geformt wurde. Als letztes entstand der Ural als Sibirien und Kasachstan mit Europa vereinigten. Nur Südostasien bildete noch eine Inselkette.

In dieser Zeit breiteten sich die Reptilien aus, darunter die Urahnen der Dinosaurier und der heutigen Reptilien. Sie profitierten vor allem von der einsetzenden Wüstenbildung. Eine Riesenwüste bedeckte so Europa, Afrika und Teile Asiens. Auch die Insekten und die Pilze entwickelten sich weiter. Es erschienen die Trüffelpilze, die Käfer, die Heuschrecken, die Schaben, die Termiten und die ersten Wanzen.

Im Perm gab es viele außergewöhnliche Reptiliengruppen, die am Ende des Perms schon wieder verschwanden. Die meisten von ihnen gehörten zu den Synapsiden, zu denen unter anderem auch die Therapsiden zählen. Dies sind die Vorfahren der Säugetiere, sowie die Säuger selbst, letztere traten jedoch noch nicht im Perm auf. Im Perm waren die Arten der Therapsiden ziemlich vielfältig und unterschiedlich. Einige fraßen Pflanzen, wie zum Beispiel Moschops, andere wiederum Fleisch, wie der Pristerognathus, der schon ziemlich an ein heutiges Säugetier erinnert.

Andere Synapsiden waren zum Beispiel die Pelycosaurier, die Vorfahren der Therapsiden. Eines von ihnen war das Dimetrodon, das ein großes Hautsegel auf dem Rücken trug, und heute sehr populär ist. In der Pflanzenwelt dominierten jetzt die sogenannten Nacksamigen Pflanzen, wie zum Beispiel Nadelhölzer oder Ginkgopflanzen. Vor allem Farne hatten jetzt noch ihre große Zeit. Einige wurden so groß wie Bäume.

Dann gegen Ende dieser Zeit kam es zu einer Folge von Katastrophen: Gewaltige Vulkanausbrüche in Sibirien und die Einschläge von Asteroiden, vor allem in Australien und der Antarktis! Einer von den Asteroiden hatte 25 Kilometer Durchmesser (!) und schlug im Osten der Antarktis ein! Sie lösten eine drastische Klimaänderung aus. Im Meer gingen die letzten Trilobiten und Seeskorpione zu Grunde, außerdem viele Weichtiere, vor allem Nautiliden, viele Stachelhäuter (Darunter die letzten Ur-Seelilien) und einige Fische. An Land starben viele Ur-Farne, viele Amphibien, die Rieseninsekten und die Segelechsen aus. Es war das größte Artensterben in der Geschichte der Erde, 80 % des Lebens auf der Erde wurde vernichtet!!!

Die Eroberung der Lüfte

Sicher hast Du dich einmal gefragt, wann die ersten Tiere durch die Luft flogen. Nun, genau dass haben die Forscher herausgefunden!

Insekten

Sicher hast Du dich einmal gefragt, wann die ersten Tiere durch die Luft flogen. Nun, genau dass haben die Forscher herausgefunden!

Abdrücke in der Kohle zeigten Insekten, die vor 320 Millionen Jahren zum ersten mal flogen. Es waren Vorfahren der heutigen Libellen und Eintagsfliegen, aber auch Insekten, die es heute nicht mehr gibt, da sie vor 250 Millionen Jahren, am Ende des Perm ausgestorben sind. Bis etwa zu dieser Zeit waren die Insekten in der Luft allein. Dann versuchten es Reptilien mit dem Fliegen.

Flugsaurier

Die erste vollständige Eroberung des Luftrauems machten dann die Flugsaurier vor 235 Millionen Jahren in einer Zeit, die man Trias nennt. Sie sind mit den Dinosauriern verwandt und beherrschten den Luftraum bis vor 65 Millionen Jahren. Es gab sie in allen Größen und die Flughaut war zwischen dem stark verlängerten Ringfinger und dem Bauch gespannt.

Flugsaurier legten Eier in Löchern an Felswänden oder in primitiven Nestern in den Bäumen. Das weiss man aus Funden. Die Jungen wurden dann einige Monate lang gefüttert, wie bei heutigen Vögeln.

Was hat ein solches Tier gefressen?

Durch die Untersuchung des Mageninhalts toter Flugsaurier und ihrer Zähne fanden die Forscher heraus, dass die meisten Flugsaurier Insekten gefressen haben, die größeren vor allem Aas und Fisch. Einige hatten sich sogar auf kleine Krebse und Muscheln spezialisiert, wie Pterodaustro.

Du fragst dich sicher wie sie geflogen sind. Nun, die Tiere waren Segelflieger wie ein heutiges Segelflugzeug, denn mit den Flügeln wie Vögel konnten sie nicht schlagen, da sie sich dann alle Knochen gebrochen hätten. Die ersten Flugsaurier hatten noch einen langen Schwanz mit einem Segel am Ende. Ab der mittleren Jura gab es zunehmend mehr Flugsaurier ohne Schwanz, bis die letzten Flugsaurier mit Schwanz Ende der Jurazeit verschwunden sind. Die letzten Flugsaurier starben dann vor 65 Millionen Jahren aus. Darunter war mit Quetzalcoatlus das größte fliegende Tier aller Zeiten mit 12 Meter Flügelspannweite, der in Nordamerika gelebt hatte!!!

Vögel

Schon Darwin hat vorausgesagt, dass es eine Übergangsform zwischen Reptilien und Vögel gegeben haben musste. Das älteste Fossil eines Vogels fand man in Bayern in der Nähe der Stadt Eichstätt am Fluss Altmühl. Dieser älteste Vogel bekam den Namen Archaeopteryx, d. h. Urvogel. Er lebte vor rund 150 Millionen Jahren im Oberen Jura. Wie die Knochen zeigten, hatte er noch ein Maul mit Zähnen und einen langen Schwanz. Das deutet daraufhin, dass er ein schlechter Flieger war. Dennoch waren die Abdrücke von Federn zu erkennen.

Aus der nachfolgenden Kreide sind weitere Überreste von Vögeln bekannt, seit etwa 120 Millionen Jahren alle mit Schnabel. Die meisten lebten an der Küste und ernährten sich von Fischen, die übrigen von Insekten.

Nach dem großen Sterben vor 65 Millionen Jahren breiteten sich die Vögel weiter aus, da ihre Konkurrenten, die Flugsaurier, nicht mehr da waren. Im neuen Paläogen vor rund 40 - 50 Millionen Jahren erschienen Eulen, Pinguine, Möwen, Papageien und der Vogel Strauß. Dann folgten unsere bekannten Singvögel. Gerade der Vogel Strauß zeigt aber auch, wie sehr das Fliegen anstrengt. Ist ein Leben am Boden sicherer, verzichtet der Vogel auf das Fliegen und wird zum Laufvogel. Die anderen Vögel sind Standvögel (Pinguine) oder Zugvögel (Storch). Unter den Vogelbabys gibt es Nestflüchter und Nesthocker.

Der Mensch kommt auf

Fossile Menschen

Als der Wissenschaftler Charles Darwin 1858 seine Theorie zur Evolution schrieb, schrieb er auch, dass der Mensch von einem affenartigen Vorfahren abstammen würde. Die meisten Wissenschaftler glaubten ihm nicht und sagten, dass es keine fossile Menschen geben würde.

Seit ein Herr Fulrott im Neandertal bei Düsseldorf Menschliche Überreste fand, die Jahrtausende alt sind, denkt keiner mehr daran. Bis heute werden immer wieder Menschliche Knochen gefunden, zumeist Schädel oder Teile davon. Die meisten Menschlichen Fossilien stammen aus Afrika, so dass man bald sicher war, dort den Ursprung der Menschheit zu suchen.

Die ältesten menschlichen Überreste, die man heute kennt, stammen aus dem Tschad in Afrika und sind fast 7 Millionen Jahre alt. Der gefundene Schädel zeigt bereits den aufrechten Gang. Lange Zeit hatte man angenommen, dass zuerst das Gehirn zunahm und dann erst der aufrechte Gang gelang. Heute weiß man, dass es anders herum war. Ursache für den aufrechten Gang war die Anpassung an die neuen Lebensräume in Ostafrika, die Steppenlandschaften. Diese neue Art der Fortbewegung hatte den Vorteil, dass man Beute und Feinde schneller erkennen konnte.

Frühmenschen

Auf diesen Urmenschen, den die Wissenschaftler Sahelanthropus nennen, folgen weitere Urmenschen wie der Ardipithecus und der Australopithecus, von dem man viele Varianten kennt. Sie lebten vor 4 - 5 Millionen Jahren in Ost- und Südafrika und waren Jäger und Sammler und mussten sich vor Raubkatzen wie dem Säbelzahntiger in Acht nehmen. Sprechen konnten sie jedoch nicht und Kleidung kannten sie auch nicht. Dann folgten vor 2 Millionen Jahren der Homo Habiles und dann der Homo Erectus. Der etwa 500.000 Jahre alte Heidelbergmensch wird als Übergangsform zum Neandertaler angesehen.

Der Neandertaler

Wann lebte dieser Mensch?

Vor rund 200.000 Jahren tauchen dann in Europa und im Nahen Osten Knochen auf, die einst dem Neandertaler gehörten. Da die Kochen in Richtung Ägypten älter werden, nehmen die Forscher an, dass er aus Ostafrika zu Fuß hierher gekommen war. Diese Menschen waren kleiner als wir und etwas breiter, das zeigen die Knochen. Das wichtigste Merkmal aber sind die tief liegenden Augen.

Wie lebten nun diese Menschen?

Neandertaler gingen im Wald und auf Wiesen Früchte und Pilze sammeln. Meistens gingen sie aber mit Speeren auf die Jagd. Sie jagten Pferde, Hirsche, Nashörner, Ziegen, Schafe, Kamele, Schweine und Mammuts. Das Mammut ist ein ausgestorbenes Tier, dass einem Elefanten ähnelte, aber viel größer war. Von den Tieren aßen sie fast alles und die Häute verwendeten sie um daraus Kleidung zu machen. Du wirst Dich sicher fragen, woher man weiss was der Neandertaler gegessen hat. Nun man hat Rastplätze dieser Menschen gefunden und dort Kochen der Tiere, die sie gejagt und gegessen hatten! Auch die schlechten Zähne in seinem Kopf sprechen von seiner Nahrung.

Als Waffen besaß er neben der Keule, den Speer, den Bumerang und das Messer. Früher nahm man an, dass er in Höhlen lebte, aber die Spuren zeigten, dass die Höhlen nur als Ort der Zuflucht bei Katastrophen und als Lager dienten.

Vor rund 25.000 Jahren verliert sich seine Spur. Die letzten Neandertaler starben wahrscheinlich in Spanien.

Der moderne Mensch

Dieser erschien einige Jahrtausende später wie der Neandertaler in Europa und im Nahen Osten. Woher er kam, ist noch nicht sicher, aber die Forscher nehmen an, dass auch er aus Ostafrika gekommen ist.

Er hatte bessere Waffen und war schlanker und etwas größer als der Neandertaler. Vor allem brachte er die Kunst und die Musik mit. Erste Musikinstrumente und Wandmalereien stammen aus dieser Zeit, wie die Höhlenbilder von Lascaux in Südwestfrankreich.

Lange Zeit dachte man, der moderne Mensch hätte Krieg gegen den Neandertaler geführt, aber dafür gibt es keine Hinweise. Stattdessen fanden die Forscher heraus, dass Neandertaler und moderne Menschen miteinander Familien gründeten. Es gibt zahlreiche Knochenfunde und Spuren in den Körperzellen, die das belegen.

Die modernen Menschen breiteten sich rasch über große Gebiete in Europa, Asien und Afrika aus. Vor 60.000 Jahren zogen einige Gruppen über eine Landbrücke von Ostsibirien nach Amerika. Andere erreichten zur gleichen Zeit Australien. Dazu mussten sie aber Flöße bauen, denn dazwischen gab es ein kleines Meer! So hat der moderne Mensch die ganze Welt erobert!

Heutiges Leben

Riesige Vielfalt - Gefahren für das heutige Leben

Das Heutige Leben auf der Erde ist sehr vielfältig und lässt fast kein Gebiet aus. Es gibt somit verschiedene Lebensräume: Tiefsee, Flachmeere, Küsten, Sümpfe, Flüsse und Seen, Wüsten, Steppengebiete, Gletscher, Wälder und Hochgebirge. Jeder dieser Lebensraum hat eine bestimmte Artenvielfalt. Am größten ist die Artenvielfalt in den Tropen, am kleinsten in der Wüste oder im Gletscher. Das heutige Leben ist stark gefährdet. Gefahren drohen durch:

Vulkanausbrüche
Erdbeben
Asteroiden aus dem Weltraum

Eine große Gefahr geht auch vom Menschen aus.

Ursachen dafür sind:

Weitere Zunahme der Weltbevökerung
Klimaänderung durch hohen Eintrag sogenannter Treibhausgase (Kohlendioxid, Methan, Lachgas)
Abholzung der Tropischen Regenwälder
Umweltverschmutzung durch Gifte
Drohende Überfischung der Gewässer, d. h. es werden mehr Fische gefangen als nachwachsen können
Überweidung durch intensive Viehwirtschaft
Bodenversiegelung durch Bauwerke (Häuser, Verkehrswege)

Sollte der Mensch nicht in der Lage sein, diese Ursachen zu beseitigen oder zumindest zu verkleinern, dann droht ein neues Massensterben unter Tieren und Pflanzen. Es hat eigentlich bereits begonnen. Gefährdet sind: Elefant, Nashorn, Gorilla, Thunfisch und vor allem viele Schmetterlinge und Amphibien. Es wäre traurig wenn diese Tiere verschwinden würden, so wie einst Säbelzahntiger und Mammut.

Anhang

Erdzeitalter

Die Jahre bei "Beginn" und "Ende" sind in Millionen Jahren angegeben

Zeitalter	Untergliederung	Beginn	Ende
Erdurzeit (Präkambrium)
	Hadaikum	4570	3800	Die feste Erdkruste entsteht.
	Archaikum	3800	2500	Die Photosynthese beginnt.
	Proterozoikum	2500	542	Sauerstoff in der Atmosphäre. Das tierische Leben beginnt.
Erdaltertum (Paläozoikum)
	Kambrium	542	488	Erste Fossilien
	Ordovizium	488	444	Der Großkontinent Gondwana liegt am Südpol.
	Silur	444	416	Erste Wirbeltiere: Erste Fische, Gefäßpflanzen Erste Tiere an Land
	Devon	416	359	Zeitalter der Fische, erste Landwirbeltiere
	Karbon	359	299	Zeitalter der Farne. Spätere Kohlelagerstätten entstehen. Erste Reptilien
	Perm	299	251	Zeit des Superkontinents Pangäa
Erdmittelalter (Mesozoikum)
	Trias	251	200	Der Superkontinent Pangäa zerfällt. Dinosaurier werden vorherrschend. Erste Säugetiere
	Jura	200	135	Auch der Großkontinent Gondwana zerfällt. Erste Vögel
	Kreide	135	65,5	Erste Blütenpflanzen
Erdneuzeit (Känozoikum)
	Tertiär	65,5	2,6	Säugetiere werden vorherrschend
	Quartär	2,6	0	(heute) Starke Klimaschwankungen (Eiszeiten)

Literatur

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You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list of Cover Texts in the Modified Version. Only one passage of Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or through arrangements made by) any one entity. If the Document already includes a cover text for the same cover, previously added by you or by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of, you may not add another; but you may replace the old one, on explicit permission from the previous publisher that added the old one.

The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License give permission to use their names for publicity for or to assert or imply endorsement of any Modified Version.

5. COMBINING DOCUMENTS

You may combine the Document with other documents released under this License, under the terms defined in section 4 above for modified versions, provided that you include in the combination all of the Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and list them all as Invariant Sections of your combined work in its license notice, and that you preserve all their Warranty Disclaimers.

The combined work need only contain one copy of this License, and multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single copy. If there are multiple Invariant Sections with the same name but different contents, make the title of each such section unique by adding at the end of it, in parentheses, the name of the original author or publisher of that section if known, or else a unique number. Make the same adjustment to the section titles in the list of Invariant Sections in the license notice of the combined work.

In the combination, you must combine any sections Entitled "History" in the various original documents, forming one section Entitled "History"; likewise combine any sections Entitled "Acknowledgements", and any sections Entitled "Dedications". You must delete all sections Entitled "Endorsements."

6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS

You may make a collection consisting of the Document and other documents released under this License, and replace the individual copies of this License in the various documents with a single copy that is included in the collection, provided that you follow the rules of this License for verbatim copying of each of the documents in all other respects.

You may extract a single document from such a collection, and distribute it individually under this License, provided you insert a copy of this License into the extracted document, and follow this License in all other respects regarding verbatim copying of that document.

7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS

A compilation of the Document or its derivatives with other separate and independent documents or works, in or on a volume of a storage or distribution medium, is called an "aggregate" if the copyright resulting from the compilation is not used to limit the legal rights of the compilation's users beyond what the individual works permit. When the Document is included in an aggregate, this License does not apply to the other works in the aggregate which are not themselves derivative works of the Document.

If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these copies of the Document, then if the Document is less than one half of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on covers that bracket the Document within the aggregate, or the electronic equivalent of covers if the Document is in electronic form. Otherwise they must appear on printed covers that bracket the whole aggregate.

8. TRANSLATION

Translation is considered a kind of modification, so you may distribute translations of the Document under the terms of section 4. Replacing Invariant Sections with translations requires special permission from their copyright holders, but you may include translations of some or all Invariant Sections in addition to the original versions of these Invariant Sections. You may include a translation of this License, and all the license notices in the Document, and any Warranty Disclaimers, provided that you also include the original English version of this License and the original versions of those notices and disclaimers. In case of a disagreement between the translation and the original version of this License or a notice or disclaimer, the original version will prevail.

If a section in the Document is Entitled "Acknowledgements", "Dedications", or "History", the requirement (section 4) to Preserve its Title (section 1) will typically require changing the actual title.

9. TERMINATION

You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except as expressly provided for under this License. Any other attempt to copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will automatically terminate your rights under this License. However, parties who have received copies, or rights, from you under this License will not have their licenses terminated so long as such parties remain in full compliance.

10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE

The Free Software Foundation may publish new, revised versions of the GNU Free Documentation License from time to time. Such new versions will be similar in spirit to the present version, but may differ in detail to address new problems or concerns. See http://www.gnu.org/copyleft/.

Each version of the License is given a distinguishing version number. If the Document specifies that a particular numbered version of this License "or any later version" applies to it, you have the option of following the terms and conditions either of that specified version or of any later version that has been published (not as a draft) by the Free Software Foundation. If the Document does not specify a version number of this License, you may choose any version ever published (not as a draft) by the Free Software Foundation.

↑ author or editor. The Origin of Species retrieved by John Murray, 2009. publisher, 1859.
↑ author. “Scientific-Philosophical Base of Darwin's and Wallace's Theory of Evolution”. Science & Philosophy - Journal of Epistemology, Science and Philosophy, 11:158-178, 2023. DOI:10.23756/sp.v11i1.1228.
↑ author or editor. The Structure of Scientific Revolutions. University of Chicago Press, 1st edition, 1962.

[:Dar-1] author or editor. The Origin of Species retrieved by John Murray, 2009. publisher, 1859.

[:Phi-2] author. “Scientific-Philosophical Base of Darwin's and Wallace's Theory of Evolution”. Science & Philosophy - Journal of Epistemology, Science and Philosophy, 11:158-178, 2023. DOI:10.23756/sp.v11i1.1228.

[:Kuh-3] author or editor. The Structure of Scientific Revolutions. University of Chicago Press, 1st edition, 1962.

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