Die Anfänge des Lebens und damit die gesamten Evolution und Artbildung basiert zunächst auf der chemischen Evolution, bei der die Entstehung von Nucleinsäuren und Aminosäuren beschrieben wird. Erst danach konnten die ersten Zellen, Zellverbände und schließlich Lebewesen entstehen.

Chemische Evolution

Organische Verbindungen

Durch hohe Energie mittels Radioaktivität, UV-Strahlung, Sonne, Blitze und Vulkanausbrüche entstehen aus Wasser, Ammoniak, Wasserstoff und Methan organische Verbindungen. So entstanden zuerst Nukleinsäuren und Aminosäuren, später auch Lipide, Purine und Zucker.

Miller-Urey-Experiment

%%1.%% Künstliche „Uratmosphäre“ aus Ammoniak, Wasserstoff, Methan und Wasser erzeugen.

%%2.%% Dieser Atmosphäre werden elektrischen Funken ausgesetzt, die die nötige Energie für Reaktionen liefern.

%%3.%% Die Gase werden in Kälte kondensiert und in Wasser gefangen.

%%4.%% Durch erneutes Erhitzen, entsteht wieder eine Uratmosphäre, die selbst wieder elektrischen Ladungen ausgesetzt werden kann.

%%5.%% Nach häufiger Wiederholung entstehen verschiedene komplexe organische Moleküle.

Makromoleküle, Proteine & RNA

An Oberflächen von Mineralien entstehen durch deren katalytische Wirkung Makromoleküle wie Proteine, ATP und auch RNA.

Evolution der Zelle

Zu Beginn der Zellevolution steht wahrscheinlich die Protozelle. Sie besteht aus einer Doppelschicht von Lipidmolekülen, die einen Tropfen bildet. Im Inneren des Tropfen ist eine wässrige Lösung aus Ionen, Nukleinsäuren, Proteinen und enzymähnlichen Eiweißen enthalten.

RNA-Welt

In diesem Zusammenhang geht man davon aus, dass die RNA verschiedene Funktionen und Vorteile mit sich brachte, was den Fortschritt bis zu Zelle erst möglich gemacht hat.

Zum einen sollte sie als möglicher Informationsträger der Ur-Gene und gleichzeitig als Katalysator funktionieren. Als Ribozym besitzt die RNA auch in ihrer heutigen Form die Fähigkeit zur Katalysation. Da die RNA an der Proteinbiosynthese beteiligt ist, geht man davon aus, dass sich auch ihre Urform selbst vermehren konnte.

Man geht davon aus, dass es schließlich zu einer Arbeitsteilung kam. Dabei fungiert die RNA als Informationsspeicher und die Proteine übernehmen die katalytischen Aufgaben. In diesem Zug soll auch die Basensequenz entstanden sein. Es kam zu einem Hyperzyklus, aus dem ein erster Protobiont entstand.

Hyperzyklus

Man geht davon aus, dass sich die Vorstufen der Zellorganellen durch gegenseitige Katalysation, viele Reaktionen und Mutationen stetig weiterentwickelten. Dadurch bildeten sich im weiteren Verlauf immer mehr Quasi-Spezies, die untereinander um Ressourcen konkurrieren. Damit findet sich schon hier das Prinzip der Evolution wieder.

Protobiont

= einfache Lebensform

Der Protobiont entspricht einem Hyperzyklus in einer Lipiddoppelschicht. Dabei besitzt er aber schon Fähigkeiten wie die Selbstvermehrung, Informationsweitergabe, Mutation und Stoffwechsel.

Aus diesem entstand weitergehend die prokaryotische Lebensform, danach erste Eukaryoten (Neuerung: echter Zellkern; Kompartimentierung) und schließlich vielzellige Organismen.

Vielzelligkeit

Die Vielzelligkeit entstand wahrscheinlich weil,

  • sich die Zellen nach der Mitose nicht getrennt haben.

  • die Lebensformen auf verschiedene Weise unabhängig voneinander entstanden sind.

  • dies die Grundlage für Zelldifferenzierung und Arbeitsteilung ist.


Quellen

  • http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/chemische-evolution/13304
  • http://www.chemie.de/lexikon/Chemische_Evolution.html
  • http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/miller-experiment/43091
  • http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/rna-welt/57341
  • http://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/hyperzyklus/5806
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