Auf die Plätze, fertig, Leben

Präsentation zum Thema: "Auf die Plätze, fertig, Leben"—  Präsentation transkript:

1 Auf die Plätze, fertig, Leben
Belege und Vermutungen über die Entstehung des Lebens im Universum Bruchsal - Erőffnung , 14. Februar 2004

2 Der Grund der Ausstellung: Nur das Staunen erkennt (Gregor von Nissa)
"«Siehst du, ich als Künstler kann sehen, wie schön diese Blume ist, aber du als Wissenschaftler, oh, du nimmst das alles auseinander und es wird zu etwas Langweiligem.»[...] Ich weiss die Schönheit einer Blume zu schätzen. Zugleich sehe ich sehr viel mehr in der Blume als er sieht. Ich könnte mir die Zellen darin vorstellen, die komplizierten Vorgänge im Innern, die auch eine Schönheit besitzen. [...] Es gibt nicht nur Schönheit in dieser Größenordnung eines Zentimeters. [...] Auch die Prozesse, die Tatsache, dass die Farben in der Blume sich entwickeln, um Insekten zu ihrer Bestäubung anzulocken, ist interessant - es bedeutet, dass Insekten die Farbe sehen können. Das fügt eine weitere Frage hinzu: Existiert dieser Sinn für Ästhetik auch in der niederen Lebensform? Warum ist es ästhetisch? Alle möglichen interessanten Fragen, die zeigen, daß eine Kenntnis der Wissenschaft zu der Erregung und dem Geheimnis und der Ehrfurcht vor einer Blume nur hinzufügt. Sie fügt nur hinzu, ich kann nicht verstehen, wie sie etwas wegnehmen könnte.”. (R. P. Feynmann, Es ist so einfach)

3 Die Ausstellung möchte...
Das Phänomen „Leben“ ruft seit jeher Fragen und Bewunderung hervor, bei allen Menschen. Die Ausstellung möchte... • wissenschaftliche Erkenntnisse zum Thema „Leben“ mitteilen (klar...) • die wunderbare, geheimnisvolle Komplexität der Lebensformen zum Ausdruck bringen • einen freundlicheren Blick zum Weltall erzielen. Gastfreundlichkeit des Kosmos und der Erde gegenüber dem unwahrscheinlichsten, doch wichtigsten Phänomen: dem Leben! • Neugier und Fragen erwecken!

4 Was kennzeichnet das Leben
Viele biologische Definitionen von „Leben“ aber folgendes darf nicht fehlen: • Komplexität: „Zusammenarbeit auf ein Ziel hin“ • Fähigkeit, sich selbst zu reproduzieren • Evolutionsfähigkeit (Mutationen) Die DNA ist in allen bekannten Organismen vorhanden. Das Leben verlangt: • lange Zeit für die Evolution • freundliche Umgebung in der Galaxie und auf dem Planeten • Kohlenstoff, Sauerstoff (Wasser), Proteine... ... und vieles mehr!!

5 "Es gibt nicht nur Schönheit in dieser Größenordnung eines Zentimeters“ (Feynman)
Das Leben: Schönheit auf grosser ... Die Ausstellung auf einen Blick • „Günstiger“ Urknall • Entstehung von Galaxien und Sternen • Geburt des Sonnensystems und der Erde • Besonderheiten der Erde • Kohlenstoff, Schlüssel zur Komplexität • die Zelle, komplexe Organisation • tätige Moleküle: die Proteine • DNA „Code des Lebens“ ...und auf kleiner Skala • Mögliche Szenarien für die Entstehung des Lebens auf der Erde

6 Big bang... zum Glück noch kein Big crunch
Das Universum dehnt sich ständig aus, vom „Anfang“ an! Hubble 1929: die Galaxien entfernen sich, Geschwindigkeit proportional zu ihrem Abstand von uns!! Zentrum des Universums? Ja... wie überall! Wäre die Dichte des Universums bei t=1 ns nur um 1 über 5*10 23 grösser gewesen, würde das Universum jetzt zusammenbrechen! Das Leben braucht lange Zeit für seine Evolution, aufgrund seiner ausgesprochenen Komplexität Nach drei Minuten: 1 Milliarde Protonen <-> 1 Milliarde – 1 Antiprotonen !! Hätten sie sich ganz ausgeglichen, gäbe es keine Materie!

7 Ganz symmetrisch? Nein, danke!
Ferner noch ferner... Penzias und Wilson (1964): die kosmische Hintergrundstrahlung Kleine Asymmetrien in der Massenverteilung. Ohne sie gäbe es keine Galaxien! 1/30000 maximale Temperaturschwankung aus den verschiedenen Himmelsrichtungen!!

8 Sterne und Kerne: die Elementeschmiede
+ + Gleicht Gravikraft aus, verhindert Sternkollaps Hilft der nächsten Reaktion Supernova-Explosionen verteilen die schweren Atome im Universum, die Planeten „fangen“ sie ein

9 In medio stat vita Ob Ptolemäus doch nicht ganz Unrecht hatte?
Die Sonne ist weder zu schwer (Kollaps, Supernova) noch zu leicht (wenig Brennstoff, kurzes Leben) Die Erde ist weder der kleinste Planet, noch der grösste (Gravitation) Wie Bruchsal: kein Dörfchen, keine Großstadt, ideal zum Wohnen... „Galactic Habitable Zone“, Kompromiss: reicher Inhalt an schweren Elementen (Galaxie-Zentrum) seltene Katastrophen wie Supernovae, - und Röntgenstrahlen (Rande) Nur 10% der Sterne der Milchstrasse sind „bewohnbar“. Ob Ptolemäus doch nicht ganz Unrecht hatte?

10 Die Miete steigt... • Atmosphäre: schirmt UV ab, ermöglicht Sonnenheizung, enthält Sauerstoff... • Plattentektonik: regelt CO2 und dadurch den Treibhauseffekt • Mond: stabilisiert die Rotationsachse der Erde und mildert Klimaschwankungen auf grosser Zeitskala • Magnetosphäre schirmt kosmischen Strahlen ab

11 Zwischen Kosmos und Molekül: der Kohlenstoff
Die einfachste Komplexität? Zusammensetzung einfacher Bausteine, die man leicht auf- und umbauen kann. C einmalig: praktisch unbegrenzte Zahl von Bindungen, mit sich selbst und anderen Elementen. Viele Sorten: 1-fach, 2-fach, 3-fach. Kovalente Bindung. Stabile Bindungen, aber nicht zu sehr: Umbaumöglichkeit bei realistischen Energien! Wichtig für Informationsübertragung. Darum: 62% des Trockengewichts der Organismen ist C!

12 Leben: Zusammenarbeit auf ein Ziel hin
Selbst in der einfachsten Form... Leben: Zusammenarbeit auf ein Ziel hin Eizellen: Komplexität = Koordination „Einfachstes Ziel“: Selbsterhaltung + Reproduktion Es bedarf u.a.: Zellmembran: Grenzschutz Proteine: Arbeiter DNA: Ingenieure Bewundernswert: Alle Prozesse finden gleichzeitig statt! Jahrelang... Alle Lebewesen teilen den gleiche Code – die DNA Komplexer: Organismen aus Zellen mit unterschiedlichen Aufträgen!

13 die Proteine und die DNA
Die Hauptdarsteller: die Proteine und die DNA 20 Buchstaben Alphabet Kettenförmige Anordnung von AS. Ist auch nur eine Fehlstelle da... 4 Buchstaben Alphabet Adenin, Thymin; Guanin, Cytosin Jedem Triplett entspricht eine AS: 1 Gen = Plan für 1 Protein

14 Der Auftritt der präbiotischen Moleküle
• Der Ursprung des Lebens aus dem Reagenzglas? Miller, 1953 • Aus dem Weltraum? - Interstellare Moleküle - Kometen - Meteoriten Der Weg zu einem Organismus ist SEHR weit!! 3,6 Milliarden Jahre alter Meteorit vom Mars

15 Von den präbiotischen Molekülen zu den Organismen
Wenn nicht wie, zumindest wo? • Das Leben aus der “Ursuppe”? • Hydrothermalmündungen? • Im Kontakt mit kristallinen Oberflächen? Keine Hypothese wird allgemein akzeptiert. Auch das Szenario bleibt ein Rätsel!

16 Von den präbiotischen Molekülen zu den Organismen: Erklärungsversuche
• Leben aus der Asche? • Zuerst die Henne, oder das Ei, oder... „beides“? • Leben aus einem Kometen • Leben auf anderen Planeten? Aus der Naturwissenschaft, über sie hinaus... Leben: unvermeidlich, d.h. unwiderstehliches Ziel der Materie? Oder Zufall gegen jede Wahrscheinlichkeit? Jacques Monod: „Warum sollen wir nicht die Außergewöhnlichkeit unserer Situation spüren, genau auf dieselbe Weise wie jemand, der soeben eine Milliarde gewonnen hat?“

17 Bestimmung oder Zufall?
“Wenn die allgemeinen Konstanten auch nur minimal andere Werte hätten, dann wären wir nicht hier“ (Barrow, Tipler) Aus derartigen Betrachtungen... Steven Weinberg, Jacques Monod, Fred Hoyle, John Eccles Die Frage ist höchst wissenschaftlich. Die Naturwissenschaft ist überfordert, treibt aber die Frage an und nährt sie. Spielraum für jede Haltung. Keine fertige Antwort in der Ausstellung.

18 Bestimmung oder Zufall?
“Wenn die allgemeinen Konstanten auch nur minimal andere Werte hätten, dann wären wir nicht hier“ (Barrow, Tipler) Über eins sind wir gewiss! Blaise Pascal: „Alle Körper, das Himmelsgewölbe, die Sterne, die Erde und ihre Reiche sind nicht so viel wert wie die kleinste Intelligenz: jede kennt all dies und sich selbst; die Körper nicht. Allen Körpern zusammen könnte man nicht einmal einen kleinen Gedanken entlocken: das ist unmöglich, und gehört einer anderen Ordnung an...“ Steven Weinberg, Jacques Monod, Fred Hoyle, John Eccles Die Frage ist höchst wissenschaftlich. Die Naturwissenschaft ist überfordert, treibt aber die Frage an und füttert sie. Spielraum für jede Haltung. Keine fertige Antwort in der Ausstellung.

19 Woher kommt die Ausstellung