Das Buch "Motoren des Lebens: Wie Bakterien unsere Welt bewohnten"

Hallo allerseits! Wir haben eine interessante Neuheit:

Alles in unserer Welt hängt von Bakterien ab. Lange Zeit - fast 4 Milliarden Jahre - stand die Erde voll zur Verfügung. Es sind diese mikroskopisch kleinen Motoren des Lebens, die die chemische Zusammensetzung unseres Planeten verändert und die Welt für das Leben von Pflanzen, Tieren und Menschen geeignet gemacht haben.

Woher kamen diese erstaunlichen Mikroorganismen? Wie sind sie angeordnet und welche Geheimnisse verbergen sie? Warum ist ein Leben ohne sie unmöglich? Und warum sind Bakterien soziale Organismen?

Der berühmte amerikanische Ozeanograph Biologe Paul Falkowski, ein Mitglied der American Geophysical Union der American Academy of Sciences and Arts, erklärt, wie und warum Bakterien alle Kataklysmen überleben und sich an eine sich verändernde Umgebung anpassen konnten, und zeigt dem Leser, dass unsere gesamte Existenz nur dank ihrer Entwicklung möglich war und sie unsere wahren Vorfahren sind und die wirklichen Motoren des Lebens auf der Erde.

Hier veröffentlichen wir das Kapitel „Unentdeckte Mikroorganismen“

Vor einigen Jahren hatte ich die Gelegenheit, an einem Forschungsschiff am Schwarzen Meer vor der Nordküste der Türkei zu arbeiten. Das Schwarze Meer ist ein markantes und einzigartiges Gewässer: Unterhalb der 150-Meter-Marke befindet sich kein Sauerstoff. Ziel meiner Arbeit war es, photosynthetische Bakterien in der oberen 150-Meter-Schicht zu untersuchen.

Photosynthetische Bakterien nutzen die Energie des Sonnenlichts, um neue Zellen aufzubauen. In jedem Teil der Ozeane gibt es mikroskopisch kleine photosynthetische Organismen - Phytoplankton, die Sauerstoff produzieren. Sie sind die Vorläufer höherer Pflanzen, erschienen aber viel früher auf der Erde. Nach mehreren Tagen des Schwimmens zeichnete das Instrument, mit dem mein Forschungsteam Phytoplankton erkannte (ein spezielles Fluorometer, das wir vor vielen Jahren entwickelt hatten), seltsame Signale auf, die keiner von uns jemals zuvor gesehen hatte. Das Signal kam aus einer ziemlich großen Tiefe - nur von dem Teil der Wassersäule, an dem kein Sauerstoff mehr vorhanden ist und die Beleuchtung sehr gering ist. Während der weiteren Arbeit stellte ich fest, dass Organismen, die dieses seltsame Fluoreszenzsignal aussenden,Sie leben in einer sehr dünnen Wasserschicht - vielleicht einen Meter dick. Dies waren photosynthetische Bakterien, aber im Gegensatz zu Phytoplankton, das im oberen Teil der Wassersäule lebt, konnten sie keinen Sauerstoff produzieren. Diese Bakterien waren Vertreter der ältesten Gruppe von Organismen, die lange vor dem Phytoplankton im Verlauf der Evolution entstanden sind. Sie waren Reliktvertreter der Zeit, als auf unserem Planeten noch kein Sauerstoff aufgetaucht war.

Die Arbeit am Schwarzen Meer hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf meine Vorstellungen über die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Ich nahm Proben aus immer tieferen Schichten der Wassersäule und kehrte geistig in die Vergangenheit zurück. Dabei entdeckte ich die Mikroorganismen, die einst alle Ozeane bewohnten und jetzt nur noch auf einen sehr kleinen Teil meines früheren Lebensraums beschränkt sind. Die Organismen, die dieses seltsame Fluoreszenzsignal aussendeten, waren photosynthetische grüne Schwefelbakterien - obligate Anaerobier. Mit der Energie der Sonne bauen sie Schwefelwasserstoff (H2S) ab und produzieren aus dem entstehenden Wasserstoff organische Verbindungen. Diese Organismen können bei sehr geringen Lichtverhältnissen leben, aber nicht einmal die sehr geringe Anwesenheit von Sauerstoff tolerieren.

Während der nächsten Wochen, als wir entlang des Schwarzen Meeres fuhren, um Proben in seinen verschiedenen Teilen zu sammeln, beobachteten wir Schwärme von Delfinen und Fischen in den oberen Schichten des Wassers, aber unter einer Marke von ungefähr 100 Metern fehlten mehrzellige Organismen. Tierleben kann ohne Sauerstoff nicht lange existieren, aber hier, in einer Tiefe, verschwand es. Bakterien haben das Ökosystem des Schwarzen Meeres verändert: In der oberen 100-Meter-Schicht produzierten sie Sauerstoff, in den tieferen Schichten hingegen absorbierten sie ihn. So machten sie das Schwarzmeerbecken zu ihrer einzigartigen ökologischen Nische.



Abb. 1. Theoretisches Diagramm der Verteilung von Sauerstoff und Schwefelwasserstoff (Gas mit dem Geruch von faulen Eiern) in der oberen 300-Meter-Schicht des Schwarzen Meeres. In den Ozeanen ist dieses Reservoir einzigartig. In den meisten ozeanischen und marinen Becken wird Sauerstoff bis zum Boden zurückverfolgt. Hier, knapp unterhalb der Marke, wo nur 1% des Sonnenlichts in die Oberfläche eindringt, befindet sich eine sehr dünne Schicht photosynthetischer Bakterien, die Schwefelwasserstoff mithilfe von Sonnenenergie abbauen und für sein Wachstum nutzen. Der Stoffwechsel dieser Organismen ist extrem alt; Es ist wahrscheinlich vor mehr als drei Milliarden Jahren entstanden, als die Sauerstoffkonzentration auf der Erdoberfläche noch extrem niedrig war

Nachdem ich fast einen Monat auf See verbracht hatte, kehrte ich schließlich in den Hafen von Istanbul zurück, wo ich anfing, türkische Teppiche zu bewundern. Der Berg Ararat im Nordosten der Türkei ist berühmt für seine gewebten Teppiche, die die Geschichte der Arche Noah darstellen. In dieser Region hergestellte Kelims sind reich verzierte Wandteppiche mit einem Webmuster in Form von Paaren von Giraffen, Löwen, Affen, Elefanten, Zebras und allen Arten anderer Tiere, die wir kennen. Als ich beobachtete, wie die Kaufleute ihre Waren entfalteten und an dem endlos angebotenen süßen Tee nippten, begann ich darüber nachzudenken, wie die Geschichte der Arche die Entstehung unserer verzerrten Sicht auf das Leben auf der Erde beeinflusste. Einerseits handelt es sich um eine Geschichte der Zerstörung und Auferstehung. Auf der anderen Seite erzählt es, wie Gott die Menschen angewiesen hat, sich um die Natur zu kümmern. KeineIn keinem anderen Fall werden Mikroben entweder als Schöpfer oder als Zerstörer des Lebens bezeichnet.

Das Wort "Evolution" bedeutet wörtlich "Einsatz", aber als ich sah, wie der Händler seine erstaunlichen Teppiche vor mir entfaltete, wurde mir klar, dass der biblische Bericht über die Arche uns keinen Hinweis darauf gibt, wie sich das Leben entwickelt hat. Wurde alles Leben auf Erden von Noah gerettet? Ist es möglich, dass einige Organismen nicht in die Arche gebracht wurden? Obwohl die Geschichte der Arche tief in der westlichen Kultur verwurzelt ist, kann sie nicht als Informationsquelle über den Ursprung des Lebens dienen. Um das Verständnis des Ursprungs des Lebens zu erreichen, brauchen wir eine andere Perspektive, die auf der Wissenschaft und insbesondere auf den Abschnitten basiert, die sich auf die Evolution von Mikroorganismen beziehen.

Wissenschaft ist weitgehend die Kunst, Muster in der Natur zu finden. Dies erfordert eine geduldige Beobachtung, aber wir fallen unweigerlich unter den Einfluss unserer Sinne. Der Mensch ist ein visuelles Tier, und unsere Wahrnehmung der Welt basiert hauptsächlich auf dem, was wir sehen. Und was wir sehen, hängt davon ab, welche Werkzeuge wir zur Hand haben. Die Geschichte der Wissenschaft ist eng mit der Geschichte der Erfindung neuer Werkzeuge verbunden, die es uns ermöglichen, die Dinge aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Paradoxerweise hängt die Erfindung neuer Werkzeuge jedoch davon ab, was wir sehen. Wenn wir etwas nicht sehen, lassen wir es normalerweise aus unserer Aufmerksamkeit heraus. So blieben Mikroorganismen lange Zeit außer Sicht, insbesondere im Hinblick auf ihre Rolle in der Evolutionsgeschichte.

Die ersten Kapitel der modernen Geschichte der Evolution des Lebens auf der Erde wurden hauptsächlich im 19. Jahrhundert von Wissenschaftlern geschrieben, die die fossilen Überreste von Tieren und Pflanzen untersuchten - die Überreste, die sie leicht sehen konnten. Die natürlichen Muster, die sie beobachteten, berücksichtigten Mikroorganismen aus zwei einfachen Gründen nicht: Die Gesteine ​​enthielten keine erkennbaren Fossilien von Mikroorganismen, und bei der Beobachtung lebender Organismen war es unmöglich, leicht zwischen den Mustern der mikrobiotischen Evolution zu unterscheiden. Es gab fast keine Werkzeuge zum Nachweis fossiler Mikroorganismen; und auf jeden Fall konnte die Rolle dieser Organismen bei der Gestaltung der Entwicklung der Erde nicht gewürdigt werden, bis in den folgenden Jahrzehnten andere fortschrittlichere Werkzeuge verfügbar wurden. Muster der EvolutionDie für Tiere und Pflanzen beobachteten Werte wurden historisch aus der Form und Größe ihrer Überreste sowie der Lage dieser Überreste in der geologischen Zeit abgeleitet. In Bezug auf Mikroorganismen ist dieser Ansatz alles andere als effektiv.

Im Allgemeinen hat die Tatsache, dass wir Mikroorganismen weder buchstäblich noch im übertragenen Sinne bemerkt haben, unsere Vorstellung von Evolution seit mehr als einem Jahrhundert verzerrt, und die Einbeziehung von Mikroorganismen in unser Evolutionsbild ist noch nicht vollständig. Wissenschaft ist nicht nur die Kunst, Muster in der Natur zu entdecken (was an sich ziemlich schwierig ist). Es erfordert die Fähigkeit, Muster zu finden, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Lassen Sie uns jedoch zunächst kurz auf die Geschichte der Evolution eingehen, wie sie im 19. Jahrhundert gesehen wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurden viele unserer aktuellen wissenschaftlichen Konzepte zum Leben auf der Erde entwickelt. Diese Ideen basierten größtenteils auf dem, was in biblischen Geschichten über die Erschaffung der Welt verstanden werden konnte, einschließlich der Geschichte der Flut und wie Noah sich um Gottes Geschöpfe kümmerte, Geschichten ähnlich denen, die auf türkischen Teppichen gewebt wurden.

In den frühen 1830er Jahren berichteten der edle Wissenschaftler Roderick Impie Murchison und der charismatische Cambridge-Professor Adam Sedgwick über die Entdeckung versteinerter Tierreste im Inneren von Wales. Fossilien sind seit mehreren Jahrhunderten bekannt, aber ihre Bedeutung war nicht ganz klar. Viele verstanden, dass dies Abdrücke von Organismen waren, die vor langer Zeit starben - aber wie lange es her ist, konnte niemand sagen; Es blieb unklar, wie diese Drucke erhalten blieben.

Sedgwick war einer der führenden englischen Fossilienspezialisten, und Charles Darwin war einer der Studenten, die an seinen Vorlesungen teilnahmen. Im Sommer 1831 unternahm der damals kaum zweiundzwanzigjährige Darwin mit Sedgwick einen Ausflug nach Nordwales, um die Fossilien mit eigenen Augen zu sehen. Diese Reise hat Darwins Leben für immer verändert. Er half Sedgwick nicht nur bei der Suche nach Tierresten zwischen den Steinen - er studierte auch die Grundprinzipien der Geologie, und diese Beobachtungsfähigkeiten haben ihm in seinem späteren Leben mehrmals gute Dienste geleistet.

Fossilien, ähnlich denen, die Sedgwick und Murchison in England und Wales gefunden hatten, wurden auch in anderen Teilen Europas gefunden, wodurch sich ein Klassifizierungssystem auf der Grundlage einer Reihe ähnlicher Fossilien zu verbreiten begann. Oft ähnelte das Aussehen fossiler Tiere den uns bekannten Bewohnern des Ozeans - Mollusken, Krebstiere oder Fische; Das Aussehen anderer war jedoch unglaublich bizarr - sie waren nicht wie die Bewohner moderner Ozeane. Stürmische Diskussionen über die Bedeutung dieser Fossilien waren in vollem Gange, aber auf jeden Fall gingen diese Entdeckungen eindeutig von einer Reihe aufeinanderfolgender Veränderungen des Aussehens von Tieren in den Schichten dieser alten marinen Sedimente aus, von den unteren Schichten bis zu den darüber liegenden Schichten. Zu dieser Zeit die Idee, die rockt,in dem Abschnitt tiefer auftreten, früher gebildet als die darüber liegenden.

Die Entdeckung fossiler Tiere in der Gesteinsmasse kann kaum als Neuigkeit bezeichnet werden. Die wohl berühmteste der ersten Beschreibungen fossiler Überreste wurde 1669 vom dänischen Wissenschaftler Niels Stensen (Nicholas Steno) angefertigt. Er entdeckte zwischen den Felsen in Italien Objekte, die Haifischzähnen sehr ähnlich sahen, und fragte sich, wie die versteinerten Überreste einst lebender Organismen so gut erhalten werden konnten. Stensen berücksichtigte jedoch, wie sich die Fossilien in der Gesteinsmasse befanden. Die Ablagerungen lagen in Schichten, und der Wissenschaftler hatte die Idee, dass die älteren Schichten niedriger liegen sollten als die jüngeren. Dieses Konzept, das später als Überlagerungsprinzip bezeichnet wird, ist eines der Grundgesetze der Sedimentologie.Es hat die Interpretation von Sedgwicks Fossilien, die über hundert Jahre später gefunden wurden, stark beeinflusst. Stensen selbst gab schließlich die Wissenschaft auf und wandte sich der Gemeinde zu, um sein Leben Gott zu widmen. Seine frühen Arbeiten über Fossilien wurden fast vollständig vergessen, und er glaubte weiterhin, dass das Leben auf der Erde wie in Genesis beschrieben entstand.

Meiner Meinung nach war die logische Schlussfolgerung, dass die in den Felsen erhaltenen Überreste in gewisser Weise der Zeitskala entsprechen, eine erstaunliche Erkenntnis, die jedoch nicht so einfach zu rechtfertigen war, da grundlegende geologische Daten noch nicht verfügbar waren. Die Aufgabe, Muster in den versteinerten Überresten zu identifizieren, erwartete Charles Lyell, einen der intellektuellen Mentoren und engen Freund Darwins, weitgehend. Lyell, ein schottischer Anwalt, der Naturforscher geworden ist, wird oft als Entdecker eines neuen wissenschaftlichen Gebiets bezeichnet, das er Geologie nannte. Wie Stensen erkannte Lyell, dass das Auftreten fossiler Überreste eine logische Abfolge hatte. Im Gegensatz zu Stensen nahm er jedoch die Interpretation geologischer Prozesse wie Erosion, Vulkanismus und Erdbeben auf.um ihnen zu helfen, diese von ihm beobachtete Sequenz zu erklären. Tatsächlich war es seine Interpretation der Lage fossiler Überreste in den Gesteinsschichten, die Darwin später dazu veranlasste, darüber nachzudenken, wie sich Organismen im Laufe der Zeit verändern. Die lebenslange Freundschaft zwischen Lyell und Darwin war ein legendäres Beispiel für wissenschaftliche Zusammenarbeit.

Am 27. Dezember 1831 begann Darwins berühmte Reise auf dem Beagle Royal Navy Expeditionary Ship, einer zehn Meter langen Brigg mit einer Besatzung von vierundsiebzig Personen an Bord. Als Schlafzimmer erhielt Darwin einen extrem beengten Raum, in dem er nur sehr wenige Bücher aufbewahren durfte. Er schlief in einer Hängematte in einem 9 mal 11 Fuß großen Raum mit einer Decke in einer Höhe von 5 Fuß - dort war es dunkel und unangenehm, und er musste den Raum auch mit anderen teilen. Darwin nahm unter anderem den ersten Band der ersten Ausgabe von Lyells neuem Buch Principles of Geology, das 1830 veröffentlicht wurde, sowie sein persönliches Exemplar der King James Bible mit. Auf Schiffen, auf denen ich arbeiten muss, habe ich die Möglichkeit, jeden Tag eine heiße Dusche zu nehmen, undObwohl ich manchmal mit anderen Menschen in einer engen Kabine leben muss, haben die meisten Forschungsschiffe eine Bibliothek. Angesichts der Bedingungen auf dem Beagle ist es vielleicht nicht besonders überraschend, dass Darwin in Bezug auf Seekrankheit versuchte, an Land zu gehen, wann immer er konnte, und beträchtliche Entfernungen zu Fuß zurücklegte, um den Beagle im nächsten Bestimmungshafen zu treffen.

Lyell übernahm die schwierige Aufgabe, der betroffenen Öffentlichkeit zu erklären, wie die Überreste identischer lebender Organismen in den Alpen in Mitteleuropa und in den Hügeln Schottlands sowie auf den britischen Inseln landen könnten. Zunächst musste erklärt werden, wie und wann diese Überreste entstanden sind.

Im Laufe der Jahrhunderte wurden diesbezüglich mehrere Hypothesen aufgestellt. Einer von ihnen aus dem Mittelalter sagte, dass Gott Steine ​​geschaffen habe, die den Tieren ähneln, die wir kennen, um den Glauben seiner Herde zu prüfen. Egal wie absurd es auch klingen mag, eine solche Idee hat immer noch viele Anhänger, insbesondere in einigen Gebieten der Vereinigten Staaten. Die zweite Idee war, dass es in der Antike zu einem Ausbruch von Vulkanen kam, die Tiere von den Ozeanen an Land brachten, wo sie starben, wodurch ihre Skelette in Stein versiegelt wurden. Eine dritte Hypothese war, dass diese Tiere nach der großen Flut starben, als der Meeresspiegel sank. In der Tat kam Sedgwick selbst die Idee des diluvialen (d. H. Hochwasser-) Ursprungs der organischen Überreste in den Sinn. Es gab mehrere andere Hypothesen,die Lyell im Detail und im Detail auflistet, wie ein Anwalt, der einen Fall vor Gericht vertritt.

Lyell brachte eine revolutionäre Idee vor: Die Überreste von Meerestieren landeten in Felsformationen an Land, weil diese Felsen vor vielen Jahren selbst unter Wasser standen. Im Laufe der Zeit gab es ihren Aufstieg und sie waren an Land. Diese auf viele verschiedene Arten getestete Annahme erwies sich als wirklich wahr, obwohl die Prozesse, die diese Bewegung ermöglichten, erst mehr als hundert Jahre nach Lyells Tod entdeckt wurden. Eines der Hauptprobleme von Lyell war die Bestimmung des Alters der Erde. Wie lange war das "vor vielen Jahren"?

Das Alter der Erde wurde von James Asher, Erzbischof von Armagus, in seinem 1654 veröffentlichten Buch Annales Veteris Testamenti akribisch berechnet. Fast jeder gebildete britische Staatsbürger dieser Zeit glaubte, dass es die genaueste Definition der Zeit der Erschaffung der Welt gibt. Basierend auf einer wörtlichen Interpretation der Bibel stellte Asher fest, dass die Erde am Abend des Sonntags vor dem 23. Oktober 4004 v. Chr. Gebildet wurde. e. nach dem julianischen Kalender also vor etwa 6000 Jahren.

Als Anwalt war Lyell geschickt darin, Diskussionen zu führen, und war amüsiert darüber, wie einige unlogische und manchmal irrationale Ideen verwendet wurden, um die Existenz fossiler Tiere und die Veränderung ihres Aussehens zu erklären. Er verstand die Macht eines begründeten Arguments und schrieb: „... das an mittelalterlichen Universitäten ermutigte System schulischer Streitigkeiten führte leider zu einer Gewohnheit unbegrenzter Debatten unter Menschen, weshalb sie es oft vorzogen, absurde und extravagante Positionen zu verteidigen, da dies mehr Geschick erforderte; Das Ergebnis und der Zweck solcher intellektuellen Kämpfe war nur der Sieg, aber nicht die Wahrheit. “ Doch selbst der begabteste Anwalt kann keinen Streit gegen das aufgezeichnete Wort Gottes gewinnen.

Lyell hatte keine Ahnung, wie die Gesetze der Evolution aussehen könnten, geschweige denn, wie die geologische Zeit gemessen werden könnte. Er entschied, dass die Theorie von Jean-Baptiste Lamarck, dass Charaktereigenschaften von Tieren während des gesamten Lebens erworben und dann irgendwie an zukünftige Generationen weitergegeben werden, nicht schlechter als jede andere und auf jeden Fall vernünftiger als die meisten anderen ist. Tatsächlich führten Lamarcks Studien über Tierarten (er war die weltweit führende Autorität für Tiere ohne Kamm, dh für Wirbellose) zu der Annahme, dass Organismen entlang der Zeitachse angeordnet werden können - von der einfachsten bis zur komplexesten. Dieser Lamarck brachte die Idee vor, dass sich Organismen im Laufe der Zeit irgendwie verändern, dh entwickeln.Obwohl seine Arbeit heute in Lehrbüchern und Biologiekursen meistens unverdient verspottet oder ignoriert wird, war es in Wirklichkeit Lamarck, der der intellektuelle Vater der Wissenschaft war, den er Biologie nannte.

Die Idee, dass die fossilen Überreste von Tieren in den Gesteinsschichten entlang der Zeitachse verteilt sind, veranlasste Darwin, über das Leben auf der Erde in einem Zeitmaßstab nachzudenken, den er sich kaum vorstellen und kaum einschätzen konnte. Wenn sich die ältesten Überreste in einer Tiefe von vielen Metern unter anderen befinden, wie lange könnte es dauern, bis sich solche Schichten von oben ablagern?

Darwin war sehr verwirrt über die frühesten Sedimente, die Murchison und Sedgwick entdeckten. Er wusste, dass es unter den Gesteinsschichten, die die Überreste von Tieren enthalten, Schichten gibt, in denen es keine Überreste gibt, aber er konnte nicht verstehen, warum. Es schien, als würde eine Chronik des organischen Lebens aus dem Nichts kommen; Die Entwicklung der Organismen sah relativ schnell aus. Wie schnell? Und warum tauchen die Fischreste ohne Grund plötzlich in den Sedimenten auf, während in den unteren Schichten nur wirbellose Organismen zu finden sind? Und wenn Sie noch genauer hinschauen: Warum gibt es dort überhaupt keine Überreste lebender Organismen? All dies ähnelte dem geologischen Äquivalent eines sich entfaltenden türkischen Teppichs, der die Geschichte der Arche darstellt, aber auf der Hälfte oder dem größten Teil des Teppichs befanden sich keine Tiere.Darwin musste diese Fragen zuerst für sich selbst und dann für seine Kollegen klären. Um die Antworten darauf zu finden, musste er mit den Felsen ausgehen, und dafür brauchte er eine Uhr.

Am 7. September 1859 läutete die Big Ben-Glocke zum ersten Mal auf dem Glockenturm des Parlamentsgebäudes. Diese Glockenspiele, die sich durch ihre sorgfältige Dekoration und außergewöhnliche Genauigkeit auszeichneten, wurden zu Beginn der industriellen Revolution zu einem Symbol des englischen technischen Genies und Könnens. Zwei Monate nach diesem historischen Ereignis - genauer gesagt am 24. November - veröffentlichte John Murray III, der ehrwürdige Londoner Verleger aus der Albemarl Street, Charles Darwins neues Buch "Der Ursprung der Arten durch natürliche Selektion" oder "Die Erhaltung günstiger Rassen im Kampf ums Leben" ".

Im neunten Kapitel des Ursprungs der Arten (später abgekürzter Titel des Buches) versucht Darwin, die Zeit zu berechnen, die ein ausgestorbenes Tier brauchte, um sich in den Zustand moderner Formen zu verwandeln oder zu entwickeln. Diese Aufgabe war nicht einfach. Lyell und sein Vorgänger, der schottische Arzt James Hutton, schlugen vor, dass das Zeitalter der Erde unendlich groß sei. Darwin konnte nicht wissen, ob diese Hypothese wahr war, aber er glaubte sicherlich, dass die Erde älter als 6000 Jahre war. Um eine realistischere Datierung zu erhalten, entwickelte er einen ziemlich interessanten, man kann sogar sagen, völlig innovativen Ansatz zur Messung der geologischen Zeit.

Darwins Uhren basierten auf einem geologischen Phänomen - der Verwitterungsrate von Sedimentgesteinen, nämlich der Art, in der organische Überreste enthalten waren. Zur Beobachtung wählte Darwin Veld, die gut untersuchte Küste von Kent, die mit einer Klippe aus Kreide- und Sandsteinablagerungen ins Meer abbricht. Darwin schätzte, dass diese Formation mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Zoll pro Jahrhundert erodierte, und unter Berücksichtigung der Größe der Klippe zu dieser Zeit stellte er fest, dass "Velds Entblößung 306.662.400 Jahre oder eine runde Zählung von dreihundert Millionen Jahren hätte dauern sollen".

Darwin berücksichtigte nicht die Zeit, die es dauerte, um die Klippe selbst zu formen, aber dies war ein unbedeutendes Detail. Außerdem berücksichtigte er nicht die Felsen, die unter Veld lagen, deren Vorhandensein die Klippe nur noch älter und möglicherweise unendlich alt machte Lyel. Die darwinistische Schätzung des Alters der Klippe war natürlich eine kühne Schlussfolgerung und basierte ohne andere Einschränkungen zweifellos auf einem rationalen, physikalisch verifizierten Konzept. Die Schlussfolgerung war offensichtlich: Die Erde ist unglaublich alt - viel, viel älter als Ashers Berechnungen und viel älter, als sich die meisten Menschen damals hätten vorstellen können. Und wenn die Zeit des Ursprungs des Lebens auf der Erde unbestimmt blieb (es ist bis heute nicht definiert), die Tatsache, dass sich unter den darüber liegenden Schichten Gesteine ​​befanden, die keine organischen Überreste enthielten,bezeugte, dass Darwins Einschätzung des Alters der Erde noch eher bescheiden war.

Trotzdem sind Millionen von Jahren nicht das in der Bibel angegebene Alter, und natürlich entsprach es nicht dem, was damals in den Schulen gelehrt wurde. Natürlich verstand Darwin, dass seine Einschätzung skeptisch sein würde, aber er konnte sich nicht einmal vorstellen, was daraus resultieren würde. Neben der Tatsache, dass Darwin in Konflikt mit den Berechnungen geriet, die durch die biblische Autorität des Erzbischofs von Armagus im 17. Jahrhundert geheiligt wurden, wurde sein vorgeschlagenes Zeitalter der Erde von seinem damaligen Kollegen, dem „Einstein“, dem Physiker William Thomson, der später Lord Kelvin wurde, angegriffen. Thomson machte sich daran, die Datierung auf der Grundlage der Grundprinzipien der Physik zu korrigieren.

Thomson argumentierte, dass das Alter der Erde mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann, vorausgesetzt, der Planet war zunächst eine geschmolzene Masse und wurde anschließend abgekühlt. Unter Berücksichtigung der Daten von Temperaturänderungen, die sich in die Erdkruste vertiefen, sowie der Ergebnisse seiner eigenen Experimente zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen leitete er eine Gleichung ab, die zeigt, wie schnell sich die Erde auf ihren gegenwärtigen Zustand abkühlen kann. Im Jahr 1862 gab Thomson bekannt, dass die Erde etwa hundert Millionen Jahre alt sei, obwohl sie erkannte, dass diese Zahl sehr ungewiss war und dass das Alter zwischen zwanzig und vierhundert Millionen Jahren liegen könnte. Im Laufe der Zeit wurde er immer kompromissloser und argumentierte, dass das Alter der Erde näher an zwanzig Millionen Jahren liegen sollte. Diese von ihm berechnete Zeitspanne schien zu kurz,die Entwicklung des Lebens zu verkörpern, wie Darwin es sah. Thomson wurde zu einem der strengsten Kritiker von Darwins innovativen Ideen zur Evolution - nicht weil er nicht an die Evolution als solche glaubte, sondern weil er als Physiker Berechnungen des Erdalters auf der Grundlage unzuverlässiger geologischer Indikatoren wie der Verwitterungsgeschwindigkeit nicht vertraute . Letztendlich zwangen Thomsons Einwände Geologen dazu, bessere Modelle zu entwickeln, um das Alter der Erde zu bestimmen, aber es dauerte fast ein Jahrhundert.Letztendlich zwangen Thomsons Einwände Geologen dazu, bessere Modelle zu entwickeln, um das Alter der Erde zu bestimmen, aber es dauerte fast ein Jahrhundert.Letztendlich zwangen Thomsons Einwände Geologen dazu, bessere Modelle zu entwickeln, um das Alter der Erde zu bestimmen, aber es dauerte fast ein Jahrhundert.

Wenn Darwin auch nur annähernd Recht hatte, dann dauerte die Entwicklung des Lebens auf der Erde sehr, sehr lange - viel mehr als irgendjemand gedacht hatte. Wie kam es jedoch zu dieser Entwicklung? In einer Skizze auf der sechsunddreißigsten Seite seines Notizbuchs „B“ aus dem Jahr 1837 stellte Darwin den Stammbaum des Lebens dar, in dem er die radikale Idee zum Ausdruck brachte, dass Organismen durch gemeinsame Vorfahren miteinander verbunden sind und dass diese Beziehung aufgrund ähnlicher Merkmale in ihrem Erscheinungsbild verfolgt werden kann. Dieses Grundkonzept war identisch mit den Ansichten von Lamarck, die er vor mehr als fünfzig Jahren entwickelt hatte; Darwin hatte jedoch eine andere Ansicht darüber, wie dieser Prozess ablief.

Veränderungen in den Formen lebender Organismen waren kaum wahrnehmbar, und auch, gemessen an der Dicke der Schichten, die die organischen Überreste im geologischen Abschnitt trennten, traten sie anscheinend sehr langsam auf. Damit diese Annahme zulässig ist, mussten einige Organismen, die in früheren Abschnitten des Abschnitts vorkommen, ausgestorben sein, um durch neue Arten ersetzt zu werden, da sonst die Erde mit einer zunehmenden Anzahl von Arten tierischer und pflanzlicher Organismen überfüllt wäre. Mit anderen Worten, nachdem der Körper ausgestorben war, konnte er in den späteren Schichten des geologischen Abschnitts nicht mehr erscheinen.

Darwin verstand, dass diese herausragende, revolutionäre Idee Kritik hervorrufen würde - und so geschah es. Die fossilen Überreste gehörten eindeutig einst existierenden Tieren und Pflanzen, aber nirgendwo in den Felsen wurden menschliche Knochen gefunden. Darwin war sich der Bedeutung der „fehlenden“ menschlichen Verbindung klar bewusst - wie Tiere, die in der geologischen Aufzeichnung gefunden wurden, mussten wir auch als Ergebnis eines Prozesses entstehen, der es einigen Organismen ermöglichte, sich über einen unbestimmten, aber ziemlich langen Zeitraum zu anderen zu entwickeln.

Das Konzept der Gene und die Grundprinzipien der physischen Vererbung von Merkmalen waren zu dieser Zeit weder Darwin noch irgendjemand anderem völlig unbekannt. (Gregor Mendel wird seine Arbeit über die Vererbung von Charakteren erst mehr als sechs Jahre nach der Veröffentlichung der ersten Ausgabe des Origin of Species - 1866 - veröffentlichen.) Trotz der Verwirrung in den meisten Arbeiten zur Biologie ist Darwin höchstwahrscheinlich ohne Von besonderer Schwierigkeit war, dass Lamarck das Grundkonzept übernahm, dass Organismen Merkmale aufgrund der Umwelt erben können. Der Hauptbeitrag von Darwin selbst war die Idee, dass es bei allen Arten natürliche Anomalien gibt, die vererbt werden können. Diese Regel wurde ständig von Hunde- und Taubenzüchtern angewendet; Darwin schlug jedoch vor, dass in der Natur die Auswahl der Charaktere unter dem Einfluss der Umgebung erfolgt.in welchen Arten leben.


Abb. 2. Eine Reproduktion einer Skizze von Darwin im Notizbuch „B“ (zwischen 1837 und 1838). Die Grundidee ist, dass lebende Arten von ausgestorbenen Arten abstammen, aber auch mit anderen vorhandenen Arten assoziiert werden und einen Stammbaum des Lebens bilden. Diese Skizze wurde zum Kern der Theorie der Entstehung von Arten mit sukzessiven Veränderungen, die zur natürlichen Selektion führten - dem wichtigsten Evolutionsprozess nach Darwin. (Mit freundlicher Genehmigung von Cambridge University Press, danke an Peter und Rosemary Grant. 2008, Charles Darwin Notebooks Publication Committee.)

Die Auswahl verbessert entweder die Fortpflanzungsfähigkeit des Körpers oder nicht. Wenn es sich verbessert, werden in diesem Fall die Zeichen, die für einen bestimmten Lebensraum am besten geeignet sind, an nachfolgende Generationen weitergegeben. Das Konzept der Entstehung von Arten mit Abweichungen und anschließender Auswahl umfasst sechs Kapitel der Entstehung von Arten. Es war eine der herausragendsten wissenschaftlichen Ideen, die jemals vorgebracht wurden. Bis heute bleibt es der Kern, der das Prinzip der Biologie vereint.

Das Buch "Der Ursprung der Arten" wurde am Ende mit einer einzigen Abbildung versehen, die den hypothetischen Ursprung der Taxa darstellte. Diese Zeichnung war eine kostenlose Überarbeitung einer Skizze aus dem Notizbuch „B“. Seltsamerweise zeigte die Abbildung nicht eine einzige Quelle für alle Taxa, sondern viele Quellen, aus denen neue Arten hervorgingen. Das Konzept des Ursprungs - im Sinne des Anfangs aller Lebewesen - war in Darwins Kopf, wurde aber in dem Buch nicht offen diskutiert.

Mehr als zehn Jahre nach der Veröffentlichung des Ursprungs der Arten dachte Darwin in einem Brief an Joseph Hooker vom 1871 darüber nach, wie das Leben hätte entstehen können: „... wenn ... nehmen wir an, dass in einem der kleinen warmen Reservoire aller darin enthaltenen Derivate Ammoniak und Phosphorsäuresalze unter dem Einfluss von Licht, Wärme, Elektrizität usw. gab es eine Proteinverbindung, die für weitere komplexere Umwandlungen bereit war. In unseren Tagen würde sie sofort absorbiert oder zerstört werden. Bevor jedoch Lebewesen auftauchten, konnte dies nicht geschehen sein. “

Achtzig Jahre nach dieser Bemerkung gelang es dem jungen Chemiker Stanley Miller und seinem wissenschaftlichen Leiter, dem Nobelpreisträger Harold Urey, im Labor der Universität von Chicago wirklich, Aminosäuren (Gebäude "Bausteine" aus Proteinen) herzustellen. Sie verwendeten gasförmiges Ammoniak, Methan, Wasserstoff sowie Wasser und eine elektrische Entladung, die einen Blitzschlag simulierte. Dieses Experiment, dessen Ergebnisse 1953 veröffentlicht wurden, gab Anlass zu der Hoffnung, dass ein Verständnis dafür, wie das Leben auf der Erde geboren wurde, gleich um die Ecke ist. Dennoch gibt es zwischen der Entstehung der chemischen Bestandteile lebender Organismen und der Entstehung dieser Organismen selbst eine ganze Kluft. Selbst in den einfachsten Organismen ähneln die chemischen Bestandteile mikroskopischen Mechanismen, die Stoffwechselprozesse auslösen und die Zellteilung ermöglichen.Bisher ist es niemandem gelungen, einen lebenden Organismus von Grund auf neu zu reproduzieren, obwohl dies nicht bedeutet, dass dies unmöglich ist.

Die einfachsten lebenden Organismen sind Bakterien - Organismen, von denen Darwin zweifellos wusste, dass sie existieren; Er war sich jedoch nicht sicher, wie er sie in seine Theorie aufnehmen sollte. Tatsächlich hatte Darwin ein Mikroskop am Beagle (neben der Bibel und Büchern zur Naturgeschichte nahm er auch zwei Pistolen, ein Dutzend Hemden, zwei Bücher, die er Spanisch lernen wollte, und eine Brieftasche mit Geld mit). Aufgrund der Tatsache, dass Mikroorganismen keine Spuren in der geologischen Aufzeichnung hinterließen, die mit bloßem Auge deutlich sichtbar waren, konnte Darwin nicht wissen, dass die Schichten, die unter Schichten mit unterscheidbaren organischen Überresten liegen, nicht zu der Periode in der Geschichte der Erde gehören, die dem Ursprung des Lebens vorausging, sondern einfach zu Zeiten, in denen es keine Tiere und Pflanzen gab. Selbst wenn er fossile Bakterien nachweisen könnte,er wäre mit ziemlicher Sicherheit nicht in der Lage gewesen, ihre Verbindung mit Pflanzen oder Tieren zu fangen. Darwin wäre, wie fast jeder Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts, zutiefst überrascht, wenn er wüsste, dass alle Pflanzen und Tiere von Bakterien abstammen, und dies über einen Zeitraum, dessen Dauer im 19. Jahrhundert absolut unvorstellbar war - viel mehr als dreihundert Millionen Jahre alt. Tatsächlich sagt die Bibel nichts direkt über Mikroorganismen aus - außer indirekt, wenn Krankheiten wie die Pest erwähnt werden. Es besteht kein Zweifel, dass Noah nicht beabsichtigte, sie mit in die Arche zu nehmen, und Sie werden ihre Bilder nicht auf gewebten türkischen Teppichen mit der Geschichte der Großen Sintflut finden.dass alle Pflanzen und Tiere von Bakterien abstammen und dies über einen Zeitraum geschah, dessen Dauer im 19. Jahrhundert absolut unvorstellbar war - viel mehr als dreihundert Millionen Jahre. Tatsächlich sagt die Bibel nichts direkt über Mikroorganismen aus - außer indirekt, wenn Krankheiten wie die Pest erwähnt werden. Es besteht kein Zweifel, dass Noah nicht beabsichtigte, sie mit in die Arche zu nehmen, und Sie werden ihre Bilder nicht auf gewebten türkischen Teppichen mit der Geschichte der Großen Sintflut finden.dass alle Pflanzen und Tiere von Bakterien abstammen und dies über einen Zeitraum geschah, dessen Dauer im 19. Jahrhundert absolut unvorstellbar war - viel mehr als dreihundert Millionen Jahre. Tatsächlich sagt die Bibel nichts direkt über Mikroorganismen aus - außer indirekt, wenn Krankheiten wie die Pest erwähnt werden. Es besteht kein Zweifel, dass Noah nicht beabsichtigte, sie mit in die Arche zu nehmen, und Sie werden ihre Bilder nicht auf gewebten türkischen Teppichen mit der Geschichte der Großen Sintflut finden.dass Noah nicht die Absicht hatte, sie mit in die Arche zu nehmen, und ihre Bilder nicht auf gewebten türkischen Teppichen mit der Geschichte der Großen Sintflut zu finden sind.dass Noah nicht die Absicht hatte, sie mit in die Arche zu nehmen, und ihre Bilder nicht auf gewebten türkischen Teppichen mit der Geschichte der Großen Sintflut zu finden sind.

Trotz der Tatsache, dass wir in den 150 Jahren seit der Veröffentlichung des Ursprungs der Arten große Fortschritte erzielt haben, können Wissenschaftler immer noch nicht feststellen, ob das Leben aus einem kleinen warmen Gewässer, einer hydrothermalen Tiefwasserquelle oder anderswo stammt. Was könnte es anfangen? Wie hat sie sich entwickelt? Wie haben sich Bakterien zu Pflanzen und Tieren entwickelt? Wie kommt es, dass diese Organismen auf unserer Suche nach den Ursprüngen und der Entwicklung des Lebens auf der Erde so lange unbemerkt geblieben sind?

Sie werden diese Fragen einfach nicht beantworten, und viele Aspekte sind noch weit vom vollständigen Verständnis entfernt. Dank der im letzten Jahrhundert entwickelten Tools haben wir jedoch viel gelernt. Wenn Darwin im 19. Jahrhundert die Gelegenheit gehabt hätte, das ozeanografische Forschungsschiff im Schwarzen Meer zu besuchen, hätte er wahrscheinlich bemerkt, dass Tiere nicht in der Wassersäule unterhalb der oberen 100-Meter-Schicht leben, und wäre zu dem Schluss gekommen, dass es in den tieferen Schichten kein Leben gibt. Wenn er jedoch Mikrobiologe wäre, könnte unsere Vorstellung von der Herkunft der Art völlig anders sein. Obwohl Bakterien bereits im neunzehnten Jahrhundert bekannt waren, dauerte es ein weiteres Jahrhundert, bis sie ihren Platz in unseren Vorstellungen über die Entwicklung des Lebens auf der Erde einnahmen. Wir haben sie aufgrund von Voreingenommenheit in unseren Beobachtungen übersehen.Aber Bakterien existierten auf diesem Planeten Milliarden von Jahren, bevor das erste Tier darauf erschien.

Machen wir uns also mit diesen unauffälligen Mikroorganismen vertraut und sehen, welche große Rolle sie bei der Funktionsweise dieses Planeten gespielt haben. Ohne Bakterien wären wir nicht hier.

Weitere Informationen zu diesem Buch finden Sie auf der Website des Herausgebers.

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Source: https://habr.com/ru/post/de393283/