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JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Entstehung und Entwicklung von Leben, Wahrscheinlichkeit für extraterrestrisches Leben
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JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 13. Apr 2023, 19:58

Update: Der Start der europäischen Raumsonde JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) zu den Eismonden des Jupiter wurde wegen Gewitter am Weltraumbahnhof in Guayana auf morgen um die gleiche Zeit vertagt.

Die Sonde JUICE soll die drei größten Monde des Gasriesen erforschen – Europa, Ganymed und Kallisto. Alle drei besitzen unter ihrer dicken Eiskruste flüssige Ozeane, die lebensfreundliche Bedingungen bieten könnten – und als aussichtsreichster Ort für außerirdisches Leben im Sonnensystem gelten.
https://www.scinexx.de/news/kosmos/juic ... s-jupiter/

Mir geht es weniger um die Mission, als um eine Frage, die ich mir immer öfter stelle.
Aussichtsreiche Kandidaten für außerirdisches Leben........
Ich denke langsam dass das ganze Sonnensystem(außer uns) so tot ist wie ein Stein. Wenn ich mir die ganzen Extraterrestrischen Planeten anschaue, dann sieht es da auch im Grunde verheerend aus in Sachen Leben.
Ja, dass sind Planeten um Rote Zwerge und nicht gerade der Weisheit letzter Schluss. Das ist alles so unbefriedigend!
Sollten die Religionen und Sagen dich irgendwo recht haben, dass wir wirklich eine absolute Ausnahme, eine Anomalie, gar etwas besonderes sind?

Und wieso bin ich eigentlich so Pessimistisch in letzter Zeit? Liegt das am Älter werden , oder geht es anderen auch so? :wn:
Mit freundlichen Grüßen

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 14. Apr 2023, 14:24

Wenn ich mir dann noch anschaue, wie komplex die Voraussetzungen für das Entstehen einer primitiven lebensfähigen Zelle mit Evolutionspotential ist, wundert mich nicht, wenn sich herausstellen sollte, dass wir auf der Erde tatsächlich allein und einzigartig sind.

Was den Pessimismus betrifft: die aktuelle Weltlage gibt genügend Anlässe dafür, das muss nicht zwingend etwas mit dem Älterwerden zu tun haben. Allerdings steigt mit dem Alter auch die Lebenserfahrung, so dass man dann die Dinge nüchterner abwägen kann als unter dem Einfluss jugendlichen Überschwangs, was dann diverse Hoffnungen und Erwartungen auf ein realistischeres Maß herunterschraubt.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Skeltek » 17. Apr 2023, 01:18

Wenn man ausrechnen könnte, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Leben ist...
Möglicherweise sind wir die Einzigen im ganzen sichtbaren Universum und weit darüber hinaus. Möglicherweise muss das Universum dann pro Urknall nochmal eine unvorstellbare Zeit überwinden, bis es in irgendeine andere Entwicklung übergeht und dann noch ein deutlich unvorstellbareres Vielfaches an Wandlungen durchführen, bis irgendwann mal etwas nur ansatzweise ähnliches wie unser momentaner Urknall mit ähnlichen Gesetzmäßigkeiten dabei herauskommt, bei dem es dann auch widerholt ständig fehlschlagen kann irgendetwas denkendes hervorzubringen. Sich alleine vorzustellen, daß etwas so niederentropisches wie der Urknall passieren kann grenzt an Unmöglichkeit.
Und selbst dann wäre das entstehende Leben wohl völlig anders, während wir irgendwo in der Flut der Unendlichkeit zerstückelt und ohne Bewusstsein bleiben werden.
Wir haben hier eine einmalige Chance etwas aus unserem Leben zu machen, über das Universum zu lernen und etwas Großes und fortbestehendes zu schaffen bevor unser Tod uns die Möglichkeit für immer nimmt und wir ihm nicht mehr entgehen können. Und der durchschnittliche Konsument sitzt vorm Fernseher und hat außer Bequemlichkeit keine wirklich höheren Ziele. Ich finde das irgendwie Tragikkomödie ;j

Aber vielleicht finden wir beim Jupiter ja doch noch was, primitive Moleküle oder sowas :D
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  • Unentscheidbarkeit - Dieser Satz ist wahr.
  • Unvollständig - Aussage A: Es existiert nur ein Element A.
  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 26. Apr 2023, 11:27

Diagnostiker hat geschrieben:
14. Apr 2023, 14:24
Wenn ich mir dann noch anschaue, wie komplex die Voraussetzungen für das Entstehen einer primitiven lebensfähigen Zelle mit Evolutionspotential ist, wundert mich nicht, wenn sich herausstellen sollte, dass wir auf der Erde tatsächlich allein und einzigartig sind.
Ist das wirklich so komplex, also schwer für den Volksmund?
Ich habe auch noch nicht ganz verstanden, wo die sogenannte "Initialzündung" denn beginnt. Ab wann spricht man denn von einem Einzeller, oder von Leben. Welche Punkte müssen auf molekularer Ebene erfüllt sein, damit das quasi von selbst anfängt zu laufen?
Wenn es denn man läuft, dann scheint ja alles andere nur noch eine logische Abfolge zu sein oder?
Diagnostiker hat geschrieben:
14. Apr 2023, 14:24
Was den Pessimismus betrifft: die aktuelle Weltlage gibt genügend Anlässe dafür, das muss nicht zwingend etwas mit dem Älterwerden zu tun haben. Allerdings steigt mit dem Alter auch die Lebenserfahrung, so dass man dann die Dinge nüchterner abwägen kann als unter dem Einfluss jugendlichen Überschwangs, was dann diverse Hoffnungen und Erwartungen auf ein realistischeres Maß herunterschraubt.
Da sagts du was Wahres........
Ich weigere mich allerdings immer noch anzuerkennen, dass ich nur noch ein nörgelnder alter Mann bin, der bei allem abwinkt und keine Euphorie mehr entwickeln kann. :devil:
Würde so gern noch etwas wirklich bahnbrechendes erleben. (Also etwas, was dieses langsam inflationäre Wort auch gerecht wird)
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 26. Apr 2023, 11:32

Skeltek hat geschrieben:
17. Apr 2023, 01:18

Wir haben hier eine einmalige Chance etwas aus unserem Leben zu machen, über das Universum zu lernen und etwas Großes und fortbestehendes zu schaffen bevor unser Tod uns die Möglichkeit für immer nimmt und wir ihm nicht mehr entgehen können. Und der durchschnittliche Konsument sitzt vorm Fernseher und hat außer Bequemlichkeit keine wirklich höheren Ziele. Ich finde das irgendwie Tragikkomödie ;j

Aber vielleicht finden wir beim Jupiter ja doch noch was, primitive Moleküle oder sowas :D
Darum geht es mir ja, aber bin der Meinung das wir uns im Sonnensystem/Universum ausbreiten müssen, weil wir sonst nur hier warten, bis uns eine kosmische Katastrophe eines Tages auslöscht. ;look
Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass unter den Eisschichten, der Eismonde, unter denen sich gigantische Meere befinden Leben entdecken.
Chemie braucht Temperatur . Ja die Black Smoker auf der Erde........
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 26. Apr 2023, 15:09

Hallo Frank,
Welche Punkte müssen auf molekularer Ebene erfüllt sein, damit das quasi von selbst anfängt zu laufen?
Das fängt erst dann von selbst an zu laufen, sobald die Komponenten, die das lebende System am Leben erhalten, indem sie das System permanent reproduzieren, durch das System zugleich mit reproduziert werden - mithin also eine Kopplung zwischen System als Ganzes und Systemkomponenten hinsichtlich Reproduzierbarkeit gegeben ist. Ausdruck findet das heute in dem, was man als "Genetischer Code" bezeichnet: Proteine als essentielle Systemkomponenten werden mit Hilfe von Nucleinsäuren reproduziert und Nucleinsäuren werden mit Hilfe von Proteinen reproduziert. Das ganze Stoffwechselgeschehen drumherum, das das System Zelle lebendig erhält, sortiert sich um diesen basalen Reproduktionsprozess herum.

Der folgende etwas längere Text fasst weitere Aspekte dazu zusammen:

Die Entstehung des genetischen Codes setzt voraus, dass es zuvor gelungen ist, Peptide mit einer bestimmten Sequenz mit Hilfe von RNA zu produzieren, die ihrerseits über eine bestimmte Sequenz verfügt. Da es hierbei auf die passende Molekülform ankommt, müssen sich die RNA-Stränge nahezu fehlerfrei reproduzieren. Das erfordert wiederum einen Mechanismus, der ein RNA-Molekül auftrennt, so dass sich neue Nucleotide anlagern können.

Diese komplementäre Struktur wiederum muss sich von der Vorlage ablösen und darf sich nicht erneut verknäueln, damit sie dazu geeignet ist, als Vorlage für die Produktion des Ursprungsmoleküls zu dienen. Wenn das gelungen ist, dann können mit Hilfe dieser Vorlage weitere Kopien des Ursprungsmoleküls produziert werden, die sich dann wiederum von der Vorlage ablösen und sich in die Tertiärstruktur verknäueln müssen, damit sie funktional geeignet sind.

Bereits das stellt eine ziemliche Hürde dar, weil wir hier einen Auftrennungsmechanismus benötigen, einen Kopiermechanismus, eine Fixierung der Vorlage in aufgetrenntem Stadium und einen Ablösemechanismus. Während Auftrennung von RNA über Erwärmung stattfinden kann und erneute Verknäuelung über Abkühlung, bedarf es beim Kopieren und Ablösen weiterer Hilfestellungen durch andere Moleküle. Diese Moleküle müssen ihrerseits reproduziert werden, um die Reaktionskette nicht abreißen zu lassen.

Was im Labor die Polymerase für die PCR, fehlt im hypothetischen Vesikel auf der Urerde, so dass man hier entweder auf RNA zurückgreifen muss, die entsprechende katalytische Fähigkeiten aufweist (ein Ribozym also) oder auf Proteine setzen muss, die sich zufällig im Vesikel gebildet haben. Da es noch keinen genetischen Code zu dieser Zeit gegeben hat, muss es sich dabei dann um Proteine mit Zufallssequenzen handeln, die noch nicht reproduziert werden konnten.

Nehmen wir Ribozyme, die die Reproduktion von bestimmten RNA-Molekülen bewirken, wächst die notwendige Maschinerie schnell ins Unermessliche, da sich der gesamte nötige Molekülbestand reproduzieren muss. Grenzen wir den Molekülbestand mal auf ca. 100 ein, hätten wir eine Maschinerie von 4 Molekülspezies (Auftrennung, Kopieren, Abtrennen, Rückfalten), die sich selbst und die 96 anderen Molekülspezies reproduzieren muss.

Das hört sich wenig an, aber da die anderen 96 Molekülspezies vor Ort abgebaut und ersetzt werden müssen, ergibt sich eine Dominanz eben dieser 4 an der Reproduktion beteiligten Molekülspezies, die sich dann jeweils um jedes Molekül aufhalten. Da RNA zudem bei der Reproduktion fehleranfällig ist, ergeben sich - je größer der Molekülbestand ist - um so häufiger Fehler bei der Reproduktion, die dann veränderte Faltungen der Moleküle nach sich ziehen.

Da es auf die passenden Molekülformen ankommt, um eine Funktionalität zu gewährleisten, bewirken Fehler ein Stocken des Gesamtmechanismus, so dass sich das System auf ein niedrigeres Level an Komplexität einpegelt. Das kann so weit führen, dass das System als Ganzes kollabiert, wenn sich kein Subsystem stabilisieren kann und sukzessive das Gesamtsystem wieder aufbaut. Die Reproduktion von RNA-Molekülspezies ist auf Dauer zu störanfällig, wenn ein System auch für Stoffwechselaktivitäten auf RNA angewiesen ist.

Nehmen wir Proteine, dann fehlt es zu diesem Zeitpunkt an einem geeigneten Reproduktionsmechanismus, der die passenden Molekülformen für Stoffwechselprozesse bereitstellt. Das heißt, wir haben hier nur Zufallspolymere, die auf gut Glück in ein System von Wechselwirkungen passen und dann sukzessive die Effizienz eines Systems hinsichtlich Selbststabilisierung steigern können, aber der umgekehrte Weg ist damit eben auch offen: Zufallspolymere können sich auch als "giftig" erweisen und die Maschinerie zum Stocken bringen. Das Problem ist analog zur RNA-Reproduktion mit Fehlerhäufung.

Das zu lösende Problem umschreibt sich wie folgt: Wie lassen sich systemstabilisierende Prozesse so reproduzieren, dass das System nicht destabilisiert wird?

Da sich die systemstabilisierenden Prozesse über Wechselwirkungen zwischen Makromolekülen untereinander und zwischen Makromolekülen mit Substraten vollziehen, grenzt sich das Problem ein auf die Reproduktion von Makromolekülen im Kontext mit den Prozessen, in denen sie involviert sind. Die Prozessmechanismen dürfen nicht beeinträchtigt werden, während die beteiligten Makromoleküle abgebaut und durch reproduzierte Makromoleküle gleicher Gestalt ersetzt werden.

Die Lösung des Problems besteht in der Aufteilung von Katalyse (Stoffwechselprozesse) und Reproduktion auf zwei Bereiche mit jeweils eigenen Stoffklassen sowie den entsprechenden Transportwegen zwischen diesen beiden Bereichen. Während Proteine also im Wesentlichen für die Katalyse zuständig sind, sind Nucleinsäuren für die Reproduktion zuständig.

Diese Aufteilung war erst möglich, nachdem ein Weg gefunden war, Sequenzen von Proteinen (Aminosäure-Sequenzen) mit Hilfe von Sequenzen von Nucleinsäuren (Nucleotid-Sequenzen) zu produzieren und damit Proteine als funktional zentrale Klasse von Makromolekülen zu reproduzieren. Vorher gab es zwar dasselbe Problem, aber noch keine Lösung, so dass der Weg zur Lösung dieses Problems aus den gegebenen Voraussetzungen heraus eine Aufteilung zwischen Proteinen einerseits und Nucleinsäuren andererseits erforderte, die ohne eine Art von genetischem Code auskommen musste.

Wie oben gezeigt, ist das aber eine Sache, die schwer hinzubekommen ist, weil eben die passgenaue Reproduktion nicht gewährleistet ist. Während RNA allein mit Reproduktion und Stoffwechsel zusammen funktional "überfordert" ist, um langfristig Stabilität zu gewährleisten, sind Proteine mangels Reproduzierbarkeit zunehmend "Sand im Getriebe" einer RNA-dominierten Maschinerie, können zeitweilig aber auch als Katalysator wirken - sie sind in ihren Wirkungen unberechenbar.

Notwendig ist daher von Beginn an eine Kooperation zwischen RNA und Proteinen. Überreste dieser Kooperation könnten RNA-Nucleotide als Kofaktoren bei bestimmten Proteinen sein. Ebenso könnten beladene tRNA-Moleküle einst Ribozyme mit Aminosäuren als Kofaktoren gewesen sein. Es gibt verschiedene Modelle, wo auf dieser Basis dafür argumentiert wird, dass es von Anfang an keine reine RNA-Welt gegeben haben kann, sondern stets eine Interaktion zwischen RNA und Peptiden vorlag.

Diese Modelle erklären aber nicht, wie es zu jener spezifischen Interaktion gekommen ist, die wir als "Genetischer Code" bezeichnen. Dafür ist das Problem zu komplex und die Anforderungen an die Lösung sind folglich ebenfalls entsprechend komplex. Denkbar sind z.B. Oberflächen auf Mineralien, die eine Reproduktion von passgenauen Molekülformen gewährleistet haben, bevor dies über Makromoleküle selbst geschehen ist.

Denkbar ist weiterhin, dass sich solche Systeme auf Mineralienoberflächen über eine passende Kombination von Makromolekülen selbst zu einer Urzelle organisiert haben, die sich dann erfolgreich teilen und damit sich selbst als Ganzes reproduzieren konnte, aber da das Problem komplex ist und die Anforderungen zur Lösung dieses Problems ebenfalls komplex sind, ist das Zustandekommen des genetischen Codes im Allgemeinen und nachfolgend einer Urzelle im Besonderen kein Selbstläufer, der sich zwangsläufig und notwendig einstellt, sobald wir Nucleotide und Aminosäuren in einem Lipid-Vesikel haben. Das ist hierbei zu bedenken.
Ich weigere mich allerdings immer noch anzuerkennen, dass ich nur noch ein nörgelnder alter Mann bin, der bei allem abwinkt und keine Euphorie mehr entwickeln kann.
Nee, "nur noch" nicht, aber "hin und wieder" schon. Und wenn ich mir anschaue, wie es derzeit so läuft, steigert sich das "hin und wieder" sukzessive auf quantitativ höhere Werte ... ;)

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 26. Apr 2023, 19:53

Diagnostiker hat geschrieben:
26. Apr 2023, 15:09
Diese Modelle erklären aber nicht, wie es zu jener spezifischen Interaktion gekommen ist, die wir als "Genetischer Code" bezeichnen. Dafür ist das Problem zu komplex und die Anforderungen an die Lösung sind folglich ebenfalls entsprechend komplex. Denkbar sind z.B. Oberflächen auf Mineralien, die eine Reproduktion von passgenauen Molekülformen gewährleistet haben, bevor dies über Makromoleküle selbst geschehen ist.

Denkbar ist weiterhin, dass sich solche Systeme auf Mineralienoberflächen über eine passende Kombination von Makromolekülen selbst zu einer Urzelle organisiert haben, die sich dann erfolgreich teilen und damit sich selbst als Ganzes reproduzieren konnte, aber da das Problem komplex ist und die Anforderungen zur Lösung dieses Problems ebenfalls komplex sind, ist das Zustandekommen des genetischen Codes im Allgemeinen und nachfolgend einer Urzelle im Besonderen kein Selbstläufer, der sich zwangsläufig und notwendig einstellt, sobald wir Nucleotide und Aminosäuren in einem Lipid-Vesikel haben. Das ist hierbei zu bedenken.
Du benutzt hier mehrmals das wort "komplex". Und mir dämmert inzwischen immer deutlicher, dass genau darin das Problem liegt. Wenn man solche Probleme rein reduktiv angeht, kommt man da zu schnell an Grenzen, ab denen man nicht mehr weiterkommt.
Und die Komplexitätsforschung steht noch in ihren Anfängen, dort gibt es noch sehr viele Dinge, Zusammenhänge und Effekte, die wir noch nicht verstanden haben - oder noch überhaupt nicht gefunden. D.h.: Wir sind heute leider noch viel zu blöd und zu unwissend, um die Sache mit dem Leben auch nur halbwegs ausreichend verstehen zu können. Auf der anderen Seite ist gerade deshalb die Komplexitätsforschung ein Zukunftsfeld und extrem spannend. Ich bin sicher, dass wir aus dieser Richtung noch einige neue, auch weltbewegende Erkenntnisse zu erwarten haben.
Grüße
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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 27. Apr 2023, 15:26

Ich neige dazu, dass es sich bei der Lebensentstehung vielleicht doch nur um einen Zufall handelt und nicht um einen Prozess, der irgendwann notwendig abläuft, sobald ein umfangreicher Molekülmix in einem Reaktionsraum vorliegt und eine Molekülsynthese beliebige Makromoleküle nachliefert. Solche Zufälle sind einer naturwissenschaftlichen Beschreibung nicht zugänglich, da es sich dabei eben nur um das zufällig passende Zusammenfinden passender Moleküle zu einem sich reproduzierenden System handelt und nicht um eine naturgesetzliche Notwendigkeit, die diese Passung bewirkt. Das sind dann Ereignisse, die man nur staunend und vielleicht auch achselzuckend zur Kenntnis nehmen kann, ohne daraus weitergehende Erkenntnisse ableiten zu können. Zufälle passieren eben manchmal. Mehr ist da nicht.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 27. Apr 2023, 18:07

Vielleicht ist das so.

Vielleicht liegt manches aber einfach auch daran, dass wir die Sache zu reduktiv betrachten. Genau dann kommt man nämlich schon praktisch zwingend zu dem Ergebnis, dass es der Zufall richten muss, was dann aber extrem unwahrscheinlich erscheint, also "Einzelereignis auf der Erde", das wäre dann die Schlussfolgerung...

Aber warten wir ab...
Man kann diese scheints extrem kleine Wahrscheinlichkeit ja auch umgekehrt so werten, dass wir wahrscheinlich noch ein paar wichtige Dinge übersehen oder noch nicht verstanden haben und daher neue Ansätze brauchen.

Ich hoffe jedenfalls, dass man vielleicht doch noch irgendwelche Strukturbildungsmechanismen findet, die die Unwahrscheinlichkeit der Lebensentstehung auf ein erträglicheres Maß senken können.
Solche strukturbildenden Mechanismen (man sollte vielleicht eher Emergenzen sagen) sind in komplexen, in irgendeiner Weise rückgekoppelten (aber ansonsten noch durchaus völlig toten) Systemen im Grunde immer vorhanden, zumindest in machen Zonen der Stabilität im Zustandsraum - und noch lange nicht alle bekannt.
Grüße
seeker


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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 28. Apr 2023, 14:07

Na ja, ich erwarte da nicht viel Erkenntniszuwachs bei der Erforschung von Strukturbildungsmechanismen, wenn es um die Entstehung des Lebens geht. Das Problem besteht hierbei ja darin, dass mechanische Komponenten eines mechanischen Systems über chemische Prozesse reproduziert werden müssen, die ihrerseits in das mechanische System integriert sind. Das läuft auf die Reproduktion von passend geformten Makromolekülen hinaus, die dann über ihr Zusammenwirken die damit assoziierten chemischen Prozesse des Stoffwechselgeschehens mit bewerkstelligen.

Das ist hinsichtlich der erforderlichen Komplexität dann doch schon eine andere Hausnummer als eine Rückkopplung in chemischen Reaktionssystemen, wo nach dem Durchlauf einer Reaktionskette die Edukte wieder vorliegen und der Prozess von neuem starten kann. Bislang steckt man jedenfalls auf der Ebene der abiogenen Synthese von Einzelbausteinen aus einfacheren Molekülen sowie der Synthese von Makromolekülen aus diesen Einzelbausteinen auf der chemischen Basis fest. In die mechanische Ebene ist man experimentell noch gar nicht vorgedrungen.

Ich erwarte nicht, dass sich daran auf absehbare Zeit etwas ändern wird.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 28. Apr 2023, 14:29

Erst einmal vielen Dank für diesen spannenden Beitrag. :well: :sp:

Selbstredend habe ich ihn mehrmals lesen müssen. Nun sind aber doch ein paar Fragen aufgetaucht.


Diagnostiker hat geschrieben:
26. Apr 2023, 15:09


Die Entstehung des genetischen Codes setzt voraus, dass es zuvor gelungen ist, Peptide mit einer bestimmten Sequenz mit Hilfe von RNA zu produzieren, die ihrerseits über eine bestimmte Sequenz verfügt. Da es hierbei auf die passende Molekülform ankommt, müssen sich die RNA-Stränge nahezu fehlerfrei reproduzieren. Das erfordert wiederum einen Mechanismus, der ein RNA-Molekül auftrennt, so dass sich neue Nucleotide anlagern können.
Muss das wirklich zwingend "fehlerfrei" sein, im Sinne von, "sonst funktioniert " es nicht, oder sind Fehler vielleicht zu sehen wie Mutationen, ohne die es keine Evolution gibt ?

Diagnostiker hat geschrieben:
26. Apr 2023, 15:09
Während Auftrennung von RNA über Erwärmung stattfinden kann und erneute Verknäuelung über Abkühlung, bedarf es beim Kopieren und Ablösen weiterer Hilfestellungen durch andere Moleküle. Diese Moleküle müssen ihrerseits reproduziert werden, um die Reaktionskette nicht abreißen zu lassen.
Handelt es sich hierbei um das?
2009 konnten unter Bedingungen, wie sie laut den Modellen auf der jungen Erde herrschten, Ribonukleotide erzeugt werden – Vorstufen der DNA und der ‘Buchstaben’ des genetischen Codes. Eine neuere Studie, in der einige der in hydrothermalen Tiefseespalten herrschenden Bedingungen reproduziert wurden , ergab Hinweise zur Lösung eines weiteren, seit langem bestehenden Rätsels. Man entdeckte, dass bei kleinen Temperaturgefällen ‘Wärmefallen’ entstehen, in denen sich Nukleotide sammeln, zusammenschließen und RNA bilden können. Diese RNA findet sich dann ebenfalls in dieser Falle
https://www.mpg.de/9332618/urspruenge-d ... 0gelangten.

Braucht es vielleicht ein stark chemisches und thermischen Gefälle, um diese Prozesse erstmals in Gang zu setzen (Beispiel weiße Raucher in Tiefseespalten) ?

Diagnostiker hat geschrieben:
26. Apr 2023, 15:09
Was im Labor die Polymerase für die PCR, fehlt im hypothetischen Vesikel auf der Urerde, so dass man hier entweder auf RNA zurückgreifen muss, die entsprechende katalytische Fähigkeiten aufweist (ein Ribozym also) oder auf Proteine setzen muss, die sich zufällig im Vesikel gebildet haben. Da es noch keinen genetischen Code zu dieser Zeit gegeben hat, muss es sich dabei dann um Proteine mit Zufallssequenzen handeln, die noch nicht reproduziert werden konnten.
[.................]

Diese Modelle erklären aber nicht, wie es zu jener spezifischen Interaktion gekommen ist, die wir als "Genetischer Code" bezeichnen. Dafür ist das Problem zu komplex und die Anforderungen an die Lösung sind folglich ebenfalls entsprechend komplex. Denkbar sind z.B. Oberflächen auf Mineralien, die eine Reproduktion von passgenauen Molekülformen gewährleistet haben, bevor dies über Makromoleküle selbst geschehen ist.


Ist es vielleicht auch so, dass nicht einzelne wissenschaftliche Disziplinen hier die Lösung finden werden, sondern alles ran muss, was die Naturwissenschaften aufbieten können?
Der Ansatz, dass ohne energetische Schwankungen es wohl nicht zu gehen scheint, zeigt meiner Meinung nach deutlich, dass eine Disziplin hier alleine nicht das gewünschte Ergebnis liefern wird. Provokativ würde ich sagen, dass der beste Biologe, ohne den Chemiker, der ohne den Physiker....... etc. nichts ausrichten kann, was die Frage aller Fragen komplett beantwortet.
Wir sind in jeder Hinsicht noch weit von einer zufriedenstellenden Erklärung für den Ursprung des Lebens entfernt. Was jedoch immer deutlicher wird, ist, dass wir dieses Ziel niemals allein durch die Betrachtung von Reagenzgläsern oder alten Gesteins erreichen werden. Stattdessen müssen wir den interdisziplinären Ansatz der letzten Jahrzehnte noch deutlich weiterentwickeln und Wissenschaftler aus allen Gebieten – Chemie, Biologie, Biochemie, Geologie und Astrophysik – zusammenführen. Wenn diese Welten aufeinander treffen und der Nebel sich lichtet, stellen wir vielleicht fest, dass wir die älteste aller Fragen eines Tages beantworten können.
https://www.mpg.de/9332618/urspruenge-d ... 0gelangten.

Angenommen, dir würden sehr große Mittel zur Forschung zur Verfügung stehen und du (was noch viel wichtiger ist) hättest die Hoheit der Entscheidungen darüber.
Wie würdest du dann vorgehen?
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 28. Apr 2023, 14:35

seeker hat geschrieben:
27. Apr 2023, 18:07

Vielleicht liegt manches aber einfach auch daran, dass wir die Sache zu reduktiv betrachten. Genau dann kommt man nämlich schon praktisch zwingend zu dem Ergebnis, dass es der Zufall richten muss, was dann aber extrem unwahrscheinlich erscheint, also "Einzelereignis auf der Erde", das wäre dann die Schlussfolgerung...
Ist es nicht in der Quantenphysik so, je genauer wir hinschauen, umso ungenauer wird es? Ich würde das am Ende so beschreiben, dass dies der berühmte Zufall ist.
Die Frage am Ende des Tages lautet halt: "Wie wechselwirken Mikrokosmos und Makrokosmos miteinander? Oder sind es gar zwei, durch eine starr existierende Grenze, komplett getrennte Systeme?)
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 28. Apr 2023, 18:38

Muss das wirklich zwingend "fehlerfrei" sein, im Sinne von, "sonst funktioniert " es nicht, oder sind Fehler vielleicht zu sehen wie Mutationen, ohne die es keine Evolution gibt ?
Wichtig ist, dass die benötigten Makromoleküle von der Gestalt her und von der Ladungsverteilung auf der Oberfläche her ähnlich genug sind, wenn sie vom System nachproduziert werden. Die Sequenzen sind da erst mal nicht so penibel genau nachzustellen, wie das heute der Fall sein muss, um Funktionalität zu gewährleisten. Wenn dann die Kopplung zu einem Gesamtsystem gelungen ist, die einen Reproduktionsprozess auf chemischer Basis mittels Stoffwechsel beinhaltet, kommt es dann auch auf die Sequenzen an, um die Faltungmuster zu gewährleisten - aber auch hier noch mit einer größeren Variationsbreite als heute, da die enzymatische Spezifität noch nicht so perfekt austariert gewesen ist, wie es heute erforderlich ist.
Handelt es sich hierbei um das?
Nein. Das bezieht sich auf das hier:

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1303222110

Und da wurde beim Kontrollexperiment ziemlich getrickst, als man - statt RNA-Nucleotide lange DNA-Polymere mit 95 bp Länge + 25 Basen langen "sticky-ends" auf beiden Seiten in die nachgebaute Wärmefalle eingegeben hat, so dass diese sich nur schlicht über die "klebrigen Enden" sukzessive verlängert haben, aber eben nicht die Polymerisation von RNA nachgestellt wurde, wie zuvor ausführlich kompliziert berechnet wurde und im Titel suggeriert wurde. Ich habe es aufgegeben, mich darüber zu wundern und denke mir mein Teil ... ;)
Ist es vielleicht auch so, dass nicht einzelne wissenschaftliche Disziplinen hier die Lösung finden werden, sondern alles ran muss, was die Naturwissenschaften aufbieten können?
Möglich, aber wie oben schon geschrieben: Ich rechne hier nicht mit "bahnbrechenden" Erkenntnissen, was die Aufklärung der Entstehung des Lebens betrifft.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 29. Apr 2023, 11:28

Diagnostiker hat geschrieben:
28. Apr 2023, 14:07
Na ja, ich erwarte da nicht viel Erkenntniszuwachs bei der Erforschung von Strukturbildungsmechanismen, wenn es um die Entstehung des Lebens geht. Das Problem besteht hierbei ja darin, dass mechanische Komponenten eines mechanischen Systems über chemische Prozesse reproduziert werden müssen, die ihrerseits in das mechanische System integriert sind. Das läuft auf die Reproduktion von passend geformten Makromolekülen hinaus, die dann über ihr Zusammenwirken die damit assoziierten chemischen Prozesse des Stoffwechselgeschehens mit bewerkstelligen.
Ich komme jedenfalls, mit dem Wenigen, was ich darüber weiß, zu folgendem Schluss:

Entweder sind wir aufgrund der verschwindend gerigen Wahrscheinchkeit der sponanen Lebensenstehung allein im Universum, wobei es selbst das Leben auf der Erde eigentlich kaum geben sollte und ich zur Erklärung dieses Faktums schon auf das anthropische Prinzip zurückgreifen muss und dabei dann auch ein Multiversum oder ein unendliches Universum mit-annehmen muss - oder wir haben noch zu wenig verstanden und es gibt solche noch unverstandene Strukturbildungsmechanismen in hinreichend starker Ausprägung, sodass die o.g. Wahrscheinlichkeit enorm angehoben wird.

Systemisch betrachtet braucht es für Leben einen ausreichend stabilen, sich selbt reproduzierenden, halboffenen Kreisprozess, der per dynamischer Strukturbildung Information ansammelt und konserviert, "aus der Bewegung heraus" und auf irgendeinem geeigneten Substrat ablaufen kann.
Das Substrat müsste dabei im Prinzip nicht einmal direkt und 100%ig aus Materie bestehen, es könnten beispielsweise auch Schwingungen/Wellen sein. Das Substrat ist aus dieser Sicht also sekundär und immerhin prinzipiell jederzeit austauschbar, auch hin-und-her-tauschbar.

Die Krux liegt aber dennoch in dem "geeignet", denn es stehen nicht beliebige Substrate zur Verfügung und diese stellen immer auch eine Einschränkung dar, "was darauf laufen kann und was nicht".

Aus dieser Überlegung kommt dennoch meine Idee, dass man das Leben vielleicht, salopp gesagt, "nicht nur unter dem Mikroskop" betrachten darf, wenn man es verstehen will. Es könnte durchaus auch nötig sein makroskopische Prozesse und Strukturen (bis hin zum ganzen Planeten und darüber hinaus) betrachten zu müssen, die sich dann vielleicht im Mikroskopischen quasi auch spiegeln könnten. Die Aufgabe bestünde auf diesem Weg dann darin, die kompexen Zusammenhänge und Mechanismen aufzudecken, wie ein solches Spiegeln vonstatten geht oder gehen könnte.
Auf dem rein reduktiven Weg wäre solches jedenfalls prinzipiell nicht erkennbar, weil man dort die Rand- und Umgebungsbedingungen eines betrachteten Systems immer konstant hält, um die Dinge zu vereinfachen, also zu reduzieren. Wenn aber ein Teil der Information des Gesamtprozesses in dieser Umgebung stecken würde...

Aber du hast Recht, vielleicht ist dort auch nichts, das relevant wäre. Es ist nur eine Idee.
Grüße
seeker


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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 29. Apr 2023, 11:35

Frank hat geschrieben:
28. Apr 2023, 14:35
Ist es nicht in der Quantenphysik so, je genauer wir hinschauen, umso ungenauer wird es? Ich würde das am Ende so beschreiben, dass dies der berühmte Zufall ist.
Was ich meine hat mit Quantenphysik erstmal nichts zu tun.
Frank hat geschrieben:
28. Apr 2023, 14:35
Die Frage am Ende des Tages lautet halt: "Wie wechselwirken Mikrokosmos und Makrokosmos miteinander? Oder sind es gar zwei, durch eine starr existierende Grenze, komplett getrennte Systeme?)
Mikro- und Makrokosmos wechselwirken sicher miteinander und bedingen einander. In der Natur gibt es auch nicht zweierlei, zweierlei gibt es nur in unserer Betrachtung.
Grüße
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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 30. Apr 2023, 20:34

Aber du hast Recht, ...
Na ja, ob ich Recht habe, weiß ich nicht, aber nach dem, was ich weiß, ist es einfach nicht kalkulierbar und damit auch nicht abschätzbar, ob aus einem Mix von verschiedenen Makromolekülen innerhalb eines semipermeabel abgegrenzten Reaktionsraums eine molekulare Mechanik hervorgehen wird, die sich zu einem autopoietischen System zusammenfindet, welches potentiell eine Evolution durchlaufen kann. Die erforderliche Komplexität lässt es nahelegen, dass so etwas sehr selten erfolgt - möglicherweise sogar nur ein einziges Mal.

Andererseits sind die Möglichkeiten, dass sich so etwas ereignen kann, nicht notwendigerweise auf einige wenige Molekülklassen sowie Ereignisabfolgen eingegrenzt, was dann das Spektrum für erfolgreiche Lebensentstehungsprozesse auf unbekannte Weise erweitert, so dass die tatsächlich erfolgten Lebensentstehungen durchaus auch zahlreich vonstatten gegangen sein könnten bzw. noch vonstatten gehen werden. Ich denke nicht, dass man das vorab hinsichtlich einer durchschnittlichen Wahrscheinlichkeit bestimmen kann.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 2. Mai 2023, 10:12

seeker hat geschrieben:
29. Apr 2023, 11:35


Was ich meine hat mit Quantenphysik erstmal nichts zu tun.
Ich schrieb ja auch nicht, dass es irgend etwas mit der Quantenphysik zu tun hat, sondern es hing mir um das Prinzip Zufall.

seeker hat geschrieben:
29. Apr 2023, 11:35
In der Natur gibt es auch nicht zweierlei, zweierlei gibt es nur in unserer Betrachtung.
Oh , dass ist aber mal eine "endgültige" Aussage.....
Wir lernen gerade, dass es im Bezug auf die Entstehung des Lebens überhaupt noch keine Ahnung haben, wie einem Stein auf einmal Beinchen wachsen und er dann davon läuft, aber wir wissen das es in der Natur nicht zweierlei gibt.
Auf der einen Seite die große Spekulatiusveranstaltung, um sich dann bei der kleinsten Rückfrage hinter den "Naturgesetzen" zu verschanzen.
Nicht das wir uns falsch verstehen. Es geht mir nicht darum, um die bekannten Naturgesetze in Frage zu stellen. Schließlich sind wir durch das Verständnis von diesen bis dahin gekommen, wo wir heute sind.
Leider kennen wir aber inzwischen viele Fälle, bei denen wir mit ihnen aber nur bedingt, oder gar nicht weiterkommen.
(Dkl. Energie, Dkl. Materie, Kleinste Materie in der Quantenwelt z.B. )
Selbst beim Urknall, wenn es ihn den je gegeben hat, kommen mittlerweile Fakten ans Licht(Dank JWT), die es nach gängiger Physik gar nicht geben
dürfte.
Hier also "zweierlei", oder eben die Annahme das es unter Umständen ein anderes Bezugssystem geben könnte, z.B. ein Paralleluniversum, was mittlerweile die dkl Energie besser erklären könnte und eben eine Wechselwirkung aus zwei Systemen wäre, als menschliches Betrachtungsschema abzutun, finde ich zu einfach.
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 3. Mai 2023, 07:58

Frank hat geschrieben:
2. Mai 2023, 10:12
In der Natur gibt es auch nicht zweierlei, zweierlei gibt es nur in unserer Betrachtung.
Oh , dass ist aber mal eine "endgültige" Aussage.....
Du hast Recht. Ich kann diese Aussage gar nicht beweisen. Ich glaube sie nur. Ich tue das, weil mir alles andere, also eine scharf zweigeteilte Welt, die nicht "aus einem Guss" wäre, völlig widersinnig vorkommen würde. Aber das ist kein Beweis, stimmt...

Und zu den dynamischen, komplexen Systemen:
Mir geht es da eher um Strukturbildungsmechanismen in solchen Systemen.

Das Spannungsfeld sieht dort eher so aus:

a) einfach <-> b) kompliziert <-> c) komplex <-> d) chaotisch

Das traditionell-angestammte Forschungsfeld der (reduktiven) Physik befindet sich in a)-b).
Der Bereich c)-d) und die Phänomene darin, ist wegen den ganzen Rückkopplungen reduktiv nicht ganz auflösbar/ verständlich zu machen und auch nur schwer bis nicht vorhersehbar, oft überraschend.

Es geht mir um solche Bereiche hier, was dort passiert:

Selbstorganisation und Strukturbildung
https://www.weltderphysik.de/thema/chao ... anisation/
Lebende Strukturen, Strukturen des Lebens

Einen überwältigenden Reichtum an Formen der Selbstorganisation finden wir in der Biologie. Ausgehend von einfachen Strukturbildungsmechanismen der Zellmembranen sehen wir komplexe Selbstorganisation in Bakterienkolonien, kollektive Effekte in Vogel- und Fischschwärmen sowie in Ameisenkolonien. Auf molekularer Ebene beobachten wir Proteinfaltung, enzymatische Prozesse, Entstehung und Wirken molekularer Motoren wie Myosin und Actin bei der Muskelbewegung. Eine Vielzahl von Quanteneffekten, etwa bei der Energieversorgung der Zellen und der biologischen Informationsverarbeitung, sind eine wissenschaftliche Herausforderung für die Physiker. Das wird auf neue experimentelle Methoden und theoretische Berechnungsverfahren führen, mit deren Hilfe sich molekularbiologische Fragen beantworten lassen.

Die Zukunft dieses dynamischen Forschungsgebietes der Selbstorganisation und Strukturbildung, der Skalenhierarchien und Nichtlinearitäten, der Universalität und des Chaos wird viele weitere, auch für die Technik nützliche Erkenntnisse zutage fördern, etwa über Strukturen und Eigenschaften von Materialien oder den Ablauf von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen. Wir sollten uns aber auch einfach erfreuen dürfen an diesem großen, blühenden Strauß von komplexen Phänomenen. Ihre scheinbare Regellosigkeit birgt tiefe innere Gesetzmäßigkeiten, deren Schönheit sich immer deutlicher vor uns entfaltet.
Strukturbildung in makromolekularen Systemen
https://www.softmatter.uni-freiburg.de/ ... turbildung

Institut für Dynamik komplexer Systeme
https://www.uni-goettingen.de/de/433694.html

Bekannt ist z.B., dass solche komplexe Systeme Bereiche haben, wo sie stabil-unempfindlich auf kleine Änderungen ihrer Umgebunsbedingungen reagieren und wiederum andere Bereiche, wo sie äußerst empfindlich darauf reagieren. Es gibt dort auch scharfe Kippunkte, uvm.
Was dort passiert, ist aber, so schwer verständlich es auch sein mag, alles andere als Zufall, da reproduzierbar.
Und wenn die Umgebung eines komplexen Systems, auf mehreren Ebenen darüber, selber auch dynamisch-komplex ist, dann wird es leider noch viel schwieriger.
Genau das war aber wahrscheinlich der Fall, als das Leben auf der Erde in Erscheinung trat.
Grüße
seeker


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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 3. Mai 2023, 08:28

Und zur Entstehung des Lebens finde ich gerade diese Idee hier noch recht interessant:

Ursprung des Lebens: Die Rolle der Membran
https://www.lindau-nobel.org/de/ursprun ... r-membran/

Zusammenhang Ostwald-Reifung:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ostwald-Reifung

Video:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:A-g ... 110-s2.ogv

Dann noch das hier:

Erdkruste statt Ursuppe?
Erste Zellmembranen könnten unterirdisch entstanden sein
https://www.scinexx.de/news/biowissen/e ... t-ursuppe/

Daraus:
Das Interessante daran: Im Laufe der Zeit veränderten sich die Vesikel durch diese Behandlung. Sie begannen, aus dem Pool der Peptide in der Flüssigkeit Sequenzen aus zehn bis zwölf Aminosäuren clusterförmig in ihre Membran einzulagern. Parallel dazu nahm ihre Stabilität gegenüber Hitze und Druck zu – immer mehr Vesikel überstanden die Druckzyklen. Gleichzeitig erhöhte sich die Permeabilität der Membranschicht um die Bläschen.
...
Die Forscher sehen in diesem Ablauf bereits eine Art Evolution. Denn die Vesikel haben eine Funktion über den molekularen Pool weitergegeben und fortentwickelt.
Eine moderne Zellmembran schaut heute so aus:
Bild
https://de.wikipedia.org/wiki/Zellmembran

Das Ding ist alles andere als eine passive Hülle der Zelle.
Ich habe auch schon einmal etwas gelesen, wo behauptet wurde:
"Wenn das Genom sozusagen so etwas wie die Festplatte der Zelle wäre, dann wäre die Membran die CPU."
Grüße
seeker


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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 3. Mai 2023, 20:36

Erdkruste statt Ursuppe?
Erste Zellmembranen könnten unterirdisch entstanden sein
Als Ergänzung passt das hier ganz gut:

https://www.ulrich-c-schreiber.de/origin-of-life

Darin:
Erkenntnisse:

(Die Hypothese zur Entstehung des Lebens in Stichworten)

- Die Entstehung des Lebens vollzog sich in der jungen kontinentalen Erdkruste in einer Tiefe von weniger als 1000 Meter, in der der Übergang von überkritischen zu unterkritischen Gasen stattfand und heute noch stattfindet.

- Aus den aufsteigenden Gasen und zersetzten Mineralen konnten unter variablen Druck- und Temperaturbedingungen der Kruste bei unbegrenzt vorhandenen Ressourcen organische Moleküle gebildet werden.

- Tonminerale aus alteriertem Krustengestein katalysierten vermutlich die Bildung kurzer RNA-Stränge, von denen ein bestimmter Typ, die Proto-tRNA, selektiert wurde.

- Ein flotationsähnliches Transportsystem, das durch die aufsteigenden überkritischen Gase bedingt war, verlagerte die Moleküle in die obere Kruste, wo sie sich in der Übergangszone des Phasenwechsels in einer hohen Konzentration sammelten.

- Zyklische Druckschwankungen, die durch Ausbrüche von Kaltwassergeysiren gesteuert wurden (überlagert von starken Erdgezeiten), führten in der Übergangszone in den mit überkritischen Gasen und Wasser gefüllten Kavitäten zur Bildung von Vesikeln. Diese schlossen hydrophile Moleküle im Inneren und hydrophobe in der Membran ein.

- Mit den Druckschwankungen ergaben sich zyklische Temperaturschwankungen, die das Schmelzen und Kopieren doppelsträngiger RNAs ermöglichten.

- Die erste Informationsspeicherung fand in den Vesikeln in Verbindung mit den besonderen Eigenschaften der Membranen statt.

- Wesentlichen Anteil in der ersten Informationsspeicherung hatten die unterschiedlichen Hydrophobizitäten der Aminosäuren und der Nukleobasen.

- Die selektierte Proto-tRNA stellte über die Eindringtiefe des Akzeptorarms in die Membran die Verbindung zu den unterschiedlichen Aminosäuren her. Ursache war hier die unterschiedliche Hydrophobizität des Anti-Codons in Abhängigkeit der Nukleobasenbesetzung.

- Der steuernde Faktor war die entropische Kraft.

- Die Krümmung der Vesikelmembran bot im Inneren die Voraussetzung für die Konfiguration von Templates, an denen sich komplementäre Nukleotide anlagern und eine Proto-mRNA bilden konnten. Die Proto-mRNA konnte, wie auch schon die Proto-tRNA, in der Folge kopiert werden.

- Mit der Bildung einer Proto-mRNA wurde die Sequenz der verknüpften Aminosäuren gespeichert. Als mit den zufällig gebildeten Peptiden ein erstes Peptid mit einer katalytischen Funktion entstand, dessen Sequenz parallel in einer Proto-mRNA gespeichert worden war, war der Start des Lebens vollzogen. Voraussetzung für die Definition dieses Momentes als Startpunkt ist, dass die Information über die Sequenz des Peptids erhalten blieb, das Molekül hierdurch weiterhin gebildet werden konnte und einen Beitrag zur Katalyse weiterer Funktionsmoleküle lieferte.

- Die Druckschwankungen sorgten für die zyklische Freisetzung der Moleküle in die Kavitäten durch Zerfall der Vesikel mit der Möglichkeit der Weiterentwicklung und Wiederaufnahme in sich neu bildende Vesikel. Es gab zwischen Vesikeln und dem offenen System einen ständigen Austausch.

- Die Prozesse in der Kruste liefen auch nach der Bildung der ersten selbstvermehrenden Zelle parallel weiter, das heißt, es gab fortwährende Entwicklungen, die auf gleichen Abläufen aufbauend zu selbstvermehrenden Zelle führen konnten.

- Die Entwicklung des Lebens entstand somit in einem kontinuierlichen Prozess, der theoretisch bis heute anhält und der mit dem sich entwickelnden Leben ständig rückgekoppelt war, zumindest in der Frühphase. Die Frage, warum das Leben nicht mehrfach entstanden ist, stellt sich aus diesem Blickwinkel nicht.

- Die Entstehung des Lebens durch ähnliche Prozesse ist auf anderen Planeten sehr wahrscheinlich, vermutlich mit einer nicht sehr unterschiedlichen organischen Chemie, wenn die chemische Zusammensetzung der Planeten vergleichbar ist.

- Das Leben hat sich nicht gegen die naturgesetzmäßige Zunahme der Entropie entwickelt. Die Entropiezunahme war der steuernde Faktor der Entwicklung.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von seeker » 4. Mai 2023, 12:58

Danke für die weiterführende Quelle!
Ja, ich finde das wirklich interessant.
Es ergeben sich natürlich immer noch zahlreiche Zweifel und Fragen, aber immerhin: Mir erscheint das insgesamt als eines der plausibelsten Szenarien, die bisher vorgeschlagen wurden. So oder so ähnlich könnte es gewesen sein...
Mir gefällt auch, dass ganz am Ende des Dokukments Ableitungen gebildet werden, wo es sich lohnen könnte, weiter nachzuforschen:
"Gibt es heute in der DNA der Bakterien und Archaeen noch Relikte, die auf die Zeit der endemischen Entwicklung hinweisen? Lassen sich vielleicht Provinzen auf den Kontinenten finden, die alten Kontinentkernen entsprechen und von derartigen Bakterien dominiert sind, vielleicht in der tiefen Biosphäre?"
So geht Wissenschaft. :)
Grüße
seeker


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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 5. Mai 2023, 15:14

Diagnostiker hat geschrieben:
3. Mai 2023, 20:36

- Die Entstehung des Lebens vollzog sich in der jungen kontinentalen Erdkruste in einer Tiefe von weniger als 1000 Meter, in der der Übergang von überkritischen zu unterkritischen Gasen stattfand und heute noch stattfindet.

- Aus den aufsteigenden Gasen und zersetzten Mineralen konnten unter variablen Druck- und Temperaturbedingungen der Kruste bei unbegrenzt vorhandenen Ressourcen organische Moleküle gebildet werden.

- Mit den Druckschwankungen ergaben sich zyklische Temperaturschwankungen, die das Schmelzen und Kopieren doppelsträngiger RNAs ermöglichten.
Der Zeitraum dieser Prozesse wäre da sehr interessant. Während die ersten Zirkon"bröckchen" mit einem Alter ca. 4,4 Milliarden Jahre gefunden wurde, man diesen Zeitraum also als Beginn der kontinentalen Krustenbildung nach heutigem Stand definiert, wurden die ersten Spuren von Leben ab ca. 3,5 Milliarden Jahren nachgewiesen.
Aufgrund des Nachweises von Diamanteinschlüssen in 4,25 Ga alten detritischen Zirkonen aus den Metasedimenten der Jack Hills ist es sehr wahrscheinlich, dass zu diesem Zeitpunkt bereits mindestens zwei Kontinentalblöcke existierten, die miteinander kollidierten.
Ab da könnte man also von den Prozessen ausgehen, die in deinem sehr informativen Link beschrieben werden. (Danke dafür)

Mit den Druck und Temperaturschwankungen ist das so eine Sache, da es in Folge dazu kam, dass die Temperatur des Erdmantel abnahm.
Aufgrund der höheren Erdmanteltemperatur, die für den Zeitraum zwischen 4,5 Ga und 3,0 Ga angenommen wird, sind in diesem Zeitraum vermutlich etwa zwei Drittel der heute vorhandenen Kruste entstanden. Danach sank die Temperatur des Erdmantels, so dass in Subduktionszonen weniger oder keine Aufschmelzung subduzierter ozeanischer Kruste mehr stattfinden konnte (siehe auch TTG-Komplex oder Adakit).Passend zu dieser Theorie tauchen Eklogite als nicht aufgeschmolzene Gesteine der ozeanischen Kruste erst ab etwa 3 Ga vermehrt auf...
https://de.wikipedia.org/wiki/Kontinentale_Erdkruste

Darum denke ich auch, dass aus oben genannten Gründen das hier heute nicht mehr zutrifft. (was auch wahrscheinlich zu vernachlässigen ist, da sich inzwischen in Sachen Leben wohl eine Eigendynamik entwickelt hat)
Diagnostiker hat geschrieben:
3. Mai 2023, 20:36
- Die Entwicklung des Lebens entstand somit in einem kontinuierlichen Prozess, der theoretisch bis heute anhält
Ergo hat "das Leben" auch hier nur einen begrenzten Zeitraum zum entstehen und wenn wie auf der Erde die Temperatur, des Erdmantels, soweit abgesunken ist, dass sich die Bildung von neuer Kruste erledigt hatte, sind auch die Prozesse dafür nicht mehr vorhanden.
Diagnostiker hat geschrieben:
3. Mai 2023, 20:36
- Die Entstehung des Lebens durch ähnliche Prozesse ist auf anderen Planeten sehr wahrscheinlich, vermutlich mit einer nicht sehr unterschiedlichen organischen Chemie, wenn die chemische Zusammensetzung der Planeten vergleichbar ist.
Da die Erde der einzige bekannte terrestrische Planet im Sonnensystem ist, der zwei verschiedene Krusten/ Plattentektonik hat und wenn ich mir die Ergebnisse der bis jetzt gefundenen extraterrestrischen Planeten so anschaue, dann wäre ich da skeptisch.
Natürlich sind unsere Beobachtungsmöglichkeiten eingeschränkt, aber werden jetzt gerade durch das JWT und auch zukünftig besser werden.

Weder chemische Zusammensetzung, oder gar Plattentektonik, scheinen nach momentanem Stand nicht verbreitet zu sein.
Die Frage ist also berechtigt, ob die Erde ein Exot ist?

Wenn also Leben auf anderen Planeten sehr wahrscheinlich ist, dann aber nur, wenn wir so einen Planeten mit der chemischen Zusammensetzung noch ein mal finden und der über einen langen Zeitraum eine Kruste, durch Ausgasen des Mantels, von leichteren Elementen an die Oberfläche ermöglicht. Die Begleiterscheinungen sind dann ja die ganzen chemischen Prozesse.
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 5. Mai 2023, 15:58

Hallo Frank,
Während die ersten Zirkon"bröckchen" mit einem Alter ca. 4,4 Milliarden Jahre gefunden wurde, man diesen Zeitraum also als Beginn der kontinentalen Krustenbildung nach heutigem Stand definiert, wurden die ersten Spuren von Leben ab ca. 3,5 Milliarden Jahren nachgewiesen.
Das wäre dann knapp 1 Milliarde Jahre als Zeitrahmen für die beschriebenen Prozesse. Aber wie ich weiter oben schon schrieb, ist das zu lösende Problem primär ein mechanisches. Die begleitenden chemischen Prozesse liefern zwar Baumaterial, aber ob sich dieses Baumaterial dann passend in ein Gesamtsystem einfügt, so dass dieses Gesamtsystem dann reproduziert wird, ohne zu kollabieren und auf ein niedrigeres Komplexitätslevel zurückzufallen, ist die Frage, die sich stellt. Da ich das als Zufallsereignis ansehe, ist der Zeitrahmen hier eigentlich irrelevant, da dieser Zufall sich sowohl am Beginn als auch am Ende des Zeitrahmens ereignen kann, ohne dass es hier qualitative Unterschiede geben würde.

Man kann zwar sagen, dass bei einem größeren Zeitrahmen die Wahrscheinlichkeit steigt, dass sich dieser Zufall ereignet, aber da die absolute Wahrscheinlichkeit nicht bekannt ist, nützt die relative Wahrscheinlichkeitszunahme nichts, um abschätzen zu können, ob die Lebensentstehung auf der Erde quasi eine Notwendigkeit gewesen ist oder doch nur ein extrem unwahrscheinliches Ereignis, welches im Schnitt nur alle paar Billionen oder gar Trillionen Jahre stattfindet, wenn die Ausgangsbedingungen relativ stabil bleiben.
Mit den Druck und Temperaturschwankungen ist das so eine Sache, da es in Folge dazu kam, dass die Temperatur des Erdmantel abnahm.
Na ja, in Hot-Spot-Regionen (z.B. Yellowstone) oder in Plattenspreizungszonen (Island) hätten wir aufgrund von Geysir-Aktivitäten solche Druck- und Temperaturschwankungen noch heute im darunterliegenden Gestein.
da sich inzwischen in Sachen Leben wohl eine Eigendynamik entwickelt hat
Heute entstehendes Leben wäre ein willkommenes Futter für dort bereits ansässiges Leben, welches über drei Milliarden Jahre Evolutionsvorlauf hat. Ich denke nicht, dass auf der Erde aktuell noch Leben entsteht - selbst wenn es einfach wäre.
die Bildung von neuer Kruste
Die findet heute ja noch statt in den Spreizungszonen der ozeanischen Platten. Und der ostafrikanische Graben erweitert die Kruste um neues aufsteigendes Material innerhalb der kontinentalen Platten. Da ist also noch hinreichend Dynamik drin, um solche Prozesse am Laufen zu halten.
Weder chemische Zusammensetzung, oder gar Plattentektonik, scheinen nach momentanem Stand nicht verbreitet zu sein.
Es kommt dabei auf den passenden Wassergehalt an. Auf der Erdoberfläche sind es etwa ein Viertel Promille der Erdmasse, während im Erdmantel noch einmal drei Viertel Promille Wasser im Gestein gebunden vorhanden ist. Insgesamt also rund ein Promille der Planetenmasse. Viel mehr oder viel weniger darf es nicht sein, um Ozeane mit Kontinenten zu ermöglichen. Beides ist für die Verwitterungsprozesse nötig, um den Silikat-Karbonat-Zyklus am Laufen zu halten, welcher dann zusätzlich noch den Treibhauseffekt reguliert.

Das ist also schon sehr stark feinabgestimmt. Nimmt man dann noch den stabilisierenden Effekt des atypisch großen Erdmondes hinzu, unterstreicht das die Besonderheit der Bedingungen auf der Erde im Vergleich zu anderen Planeten bzw. großen Monden in Erdgröße. Ich denke auch, dass bereits die Bereitstellung der zur Lebensentstehung notwendigen Voraussetzungen eher selten als häufig gegeben ist.

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Frank » 9. Mai 2023, 10:38

Hallo Diagnostiker.
Diagnostiker hat geschrieben:
5. Mai 2023, 15:58

Das wäre dann knapp 1 Milliarde Jahre als Zeitrahmen für die beschriebenen Prozesse. Aber wie ich weiter oben schon schrieb, ist das zu lösende Problem primär ein mechanisches. Die begleitenden chemischen Prozesse liefern zwar Baumaterial, aber ob sich dieses Baumaterial dann passend in ein Gesamtsystem einfügt, so dass dieses Gesamtsystem dann reproduziert wird, ohne zu kollabieren und auf ein niedrigeres Komplexitätslevel zurückzufallen, ist die Frage, die sich stellt. Da ich das als Zufallsereignis ansehe, ist der Zeitrahmen hier eigentlich irrelevant, da dieser Zufall sich sowohl am Beginn als auch am Ende des Zeitrahmens ereignen kann, ohne dass es hier qualitative Unterschiede geben würde.

Man kann zwar sagen, dass bei einem größeren Zeitrahmen die Wahrscheinlichkeit steigt, dass sich dieser Zufall ereignet, aber da die absolute Wahrscheinlichkeit nicht bekannt ist, nützt die relative Wahrscheinlichkeitszunahme nichts, um abschätzen zu können, ob die Lebensentstehung auf der Erde quasi eine Notwendigkeit gewesen ist oder doch nur ein extrem unwahrscheinliches Ereignis, welches im Schnitt nur alle paar Billionen oder gar Trillionen Jahre stattfindet, wenn die Ausgangsbedingungen relativ stabil bleiben.
Um mal wieder ein bisschen zum Threadthema zurückzukehren .
Wir versuchen es mit Rückschlüssen auf Prozesse, die auf der Erde stattfinden zu erklären (oder stattgefunden haben) . Du hast mal zum Thema Leben auf den Mars, einen für mich beeindruckenden Satz geschrieben, der in etwas so ging.
" Wir suchen dort nach dem was wir kennen und wenn wir das nicht finden, hören wir auch wieder auf und erklären den Mars für tot."
Unter Umständen sucht man aber nur falsch....
Meines Wissens nach haben die Galiläischen Monde keine Plattentektonik. Ok, Io die arme S..., die ständig von Jupiter durchgeknetet wird und somit den aktivsten Vulkanismus des Sonnensystems hat, lasse ich da mal außen vor, da es ja auch keine Plattentektonik im herkömmlichen Sinne ist.
Macht es also aus wissenschaftlicher Sicht, weil wir eben auch mal andere Wege gehen müssen Sinn, alleine aus dem Vorkommen von Wasser unter einer Km dicken Eisschicht zu schließen, dass wir dort Leben finden können. (Weil es bei uns ja auch Leben ohne Licht, am Meeresgrund nahe dem Nullpunkt gibt, durch die Smoker). Oder fehlen da einfach zu viele "Zutaten"



Diagnostiker hat geschrieben:
5. Mai 2023, 15:58
da sich inzwischen in Sachen Leben wohl eine Eigendynamik entwickelt hat
Ich habe ja gemeint, dass die Bildung von "neuem " Leben einfach nicht mehr nötig ist heute, weil die Evolution soweit fortgeschritten ist.

Diagnostiker hat geschrieben:
5. Mai 2023, 15:58
Es kommt dabei auf den passenden Wassergehalt an. Auf der Erdoberfläche sind es etwa ein Viertel Promille der Erdmasse, während im Erdmantel noch einmal drei Viertel Promille Wasser im Gestein gebunden vorhanden ist. Insgesamt also rund ein Promille der Planetenmasse. Viel mehr oder viel weniger darf es nicht sein, um Ozeane mit Kontinenten zu ermöglichen. Beides ist für die Verwitterungsprozesse nötig, um den Silikat-Karbonat-Zyklus am Laufen zu halten, welcher dann zusätzlich noch den Treibhauseffekt reguliert.

Das ist also schon sehr stark feinabgestimmt. Nimmt man dann noch den stabilisierenden Effekt des atypisch großen Erdmondes hinzu, unterstreicht das die Besonderheit der Bedingungen auf der Erde im Vergleich zu anderen Planeten bzw. großen Monden in Erdgröße. Ich denke auch, dass bereits die Bereitstellung der zur Lebensentstehung notwendigen Voraussetzungen eher selten als häufig gegeben ist.
Im Grunde hast du ja schon eine Aussage zu möglichem Leben auf den Monden, des Jupiters, gegeben. :wink:
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: JUICE: Start zu den Eismonden des Jupiter und die Suche nach Leben

Beitrag von Diagnostiker » 9. Mai 2023, 14:27

Hallo Frank,
Unter Umständen sucht man aber nur falsch ...
Das ist möglich, aber um das Prinzip "Zelle" kommt man bei der Lebenssuche nicht herum - auch, wenn die molekulare Basis aus chemischer Sicht eine andere ist als auf der Erde. Zellen haben eine bestimmte Größe, die man mittels mikroskopischer Hilfsmittel dann nicht mehr übersehen kann. Dann leben Zellen, indem sie aus der Umgebung Stoffe aufnehmen und andere Stoffe an die Umgebung abgeben. Auch dieses Prinzip ist universell und muss für hypothetische Marslebewesen zutreffen.

Dann muss irgendein Mechanismus vorhanden sein, der die Zelle als Gesamtheit am Leben erhält - mithin also die vorgenannten Stoffwechselprozesse auf geordnete Weise stabil aufrecht erhält. Das setzt im Innern eine molekulare Mechanik voraus, deren einzelne Komponenten mittels des Stoffwechsels permanent reproduziert werden. Auch das lässt sich mikroskopich feststellen.

Schließlich ist da noch die Evolution, die stattfinden muss, um sich an veränderte Umgebungsbedingungen anpassen zu können. Diese wiederum setzt einen Generationenwechsel voraus, was dann auf Zellteilungen in irgendeiner Form hinausläuft, die sich hinsichtlich der konkreten Abläufe zwar unterschiedlich vollziehen kann, aber im Effekt aus einer Mutterzelle mindestens eine Tochterzelle hervorgehen lässt. Auch das ließe sich mittels mikroskopischer Hilfsmittel feststellen.

Am Ende landet man auch bei exotischem Leben bei Morphologien, die dem irdischen Leben im Erscheinungsbild ähneln.
Macht es also aus wissenschaftlicher Sicht, weil wir eben auch mal andere Wege gehen müssen Sinn, alleine aus dem Vorkommen von Wasser unter einer Km dicken Eisschicht zu schließen, dass wir dort Leben finden können.
Das Wasser allein ist sicher nicht hinreichend, aber immerhin ein Indiz, das dazu veranlassen kann, dort einmal etwas genauer hinzuschauen, ob dort eventuell doch etwas lebt, was dort vielleicht am Ozeanboden entstanden sein könnte und sich bis zur Unterseite der Eisschicht ausgebreitet hat. Aus rein wissenschaftlicher Sicht würde ich diesem Unterfangen die Sinnhaftigkeit nicht absprechen. Auch ein negativer Befund ist aus wissenschaftlicher Sicht dennoch eine wichtige Erkenntnis.
Ich habe ja gemeint, dass die Bildung von "neuem " Leben einfach nicht mehr nötig ist heute, weil die Evolution soweit fortgeschritten ist.
Na gut, was heißt nötig? Selbst wenn es möglich wäre und wenn es tatsächlich noch heute entstehen würde, wäre ihm keine lange Existenzdauer beschieden, da die habitablen Bereiche der Erdkruste auch in 800m bis 1000m Tiefe hinab von Mikroben durchsetzt ist, die sich dort schon lange in der Nische etabliert haben. Neuankömmlinge mit primitivem Evolutionslevel haben da keine Chance, bei der Konkurrenz um Nährstoffe mit den Alteingesessenen zu konkurrieren.
Im Grunde hast du ja schon eine Aussage zu möglichem Leben auf den Monden, des Jupiters, gegeben.
In der Tat ... :)

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