Entstehung der ersten Zelle

@kuno7

delta.m schrieb:wenn der Affe auf ner deutschen Schreibmaschine schreibt, dass er ein Zitat von Tolstoi im kyrillischen Orginal schreibt?

Abgesehen mal davon das eine deutsche Schreibmaschine keine kyrillischen Buchstaben hat, deshalb kannst du diesen Beispiel an die Hühner verfüttern.

Aber mal andersrum. Du sagst Leben ist nicht (so) entstanden. Nun wenn ich mich umsehe sehe ich jede menge Leben. Soll ich jetzt dem Offensichtlichen anhängen oder deinen Überlegungen?

@Hoffmann

Also, nehmen wir mal an, es haben sich aminosäuren gebildet, so wie im experiment von miller nachgestellt.
Da ist nun die aminosäure x. Wie entwickelt sich diese zu einem aminosäurekomplex, der eine dns verkörpert (mehrere basenpaare, die um eine dns zu bilden auch eine vorgabe haben müssen. Ohne leseapparat für eine dns, kann sie sich nicht bilden und auch nicht verfielfältigen???
Jeder körperzelle eines gewebeapparates hat doch eine andere genetische information, als die zellen eines nächsten gewebeapparates ( nervengewebe, bindegewebe z.b. )

DAS habe ich noch nicht verstanden.

@vycm

vycm schrieb:Es geht nicht darum die Wahrscheinlichkeit auf 0 runterzurechen

Und genau das ist für mich, seit wenigstens 10 Seiten, ganz anders rüber gekommen. Da werden Beispiele gebracht, von kyrillischen Texten aus deutschen Tastaturen, was nun mal nicht geht.

@Gentian

Na gut, dröseln wir das Ganze mal auf ...

Gentian schrieb:Da ist nun die aminosäure x. Wie entwickelt sich diese zu einem aminosäurekomplex, der eine dns verkörpert ...

Zunächst sind DNA und Aminosäuren zwei verschiedene Molekülklassen. Ein "Aminosäurekomplex" kann also schon mal rein formal keine DNA darstellen, weil sich letztere aus Nucleotiden zusammensetzt, die ihrerseits eine zusammengesetzte Struktur besitzen.

Aminosäuren reagieren miteinander zu Peptiden, die ab einer bestimmten Länge als Enzyme geeignet sind, um chemische Reaktionen zu katalysieren (etwa 100 Aminosäuren bilden hier die Untergrenze, kleinere Peptide, wie z.B. Insulin, stellen keine Enzyme dar, sondern sind Peptidhormone).

Das Genom wird dazu benötigt, um u.a. Enzyme zu reproduzieren. Diese sind nach über 3 Milliarden Jahren Evolution so spezifisch geworden, dass man möglichst exakte Kopien benötigt, um den Stoffwechsel nicht kollabieren zu lassen. Zu den Zeiten als das Leben begann, gab es diese hochgradige Spezifität noch nicht, so dass hier mit größeren Unschärfen gearbeitet werden konnte, um die Systeme am Laufen zu halten.

Gentian schrieb:(mehrere basenpaare, die um eine dns zu bilden auch eine vorgabe haben müssen. Ohne leseapparat für eine dns, kann sie sich nicht bilden und auch nicht verfielfältigen???

Das Prinzip für die identische Reduplikation der DNA heißt komplementäre Basenpaarung. Das bedeutet, dass jeder Einzelstrang einer DNA als Matrize (Vorlage) für den jeweils anderen Strang geeignet ist. Über die spezifischen Basenstrukturen sind nur Bindungen zwischen Adenin und Thymin einerseits sowie Guanin und Cytosin andererseits möglich. Enzyme helfen hier lediglich, dass die Nucleotide sich anlagern, um fortan spontan die erforderlichen Wasserstoffbrücken auszubilden. Die DNA stellt somit selbst den "Leseapparat" dar, damit sie sich reproduzieren kann.

Gentian schrieb:Jeder körperzelle eines gewebeapparates hat doch eine andere genetische information, als die zellen eines nächsten gewebeapparates ( nervengewebe, bindegewebe z.b. )

Grundsätzlich hat jede Zelle exakt die gleiche genetische Information, denn jede Zelle ist totipotent, wie man anhand des "Klonschafes" Dolly demonstriert hat. Die Gewebedifferenzierung resultiert aus dem Umstand, dass das Genom jeder Zelle nur teilweise und in verschiedenen Frequenzmustern exprimiert wird.

Die "Information" dafür, welche "Ablesesequenz" konkret umgesetzt wird, ergibt sich aus dem biochemischen Kontext sowohl der Zelle selbst wie auch dem interzellulären Umfeld, in das die Zelle eingebettet ist. Es handelt sich hierbei um ein komplexes System von Wechselwirkungen, welches über Konzentrationsgradienten Reaktionskaskaden auslöst, die ihrerseits das Gesamtsystem beeinflussen.

Und das ist wiederum die ununterbrochene Fortsetzung des Systems, aus dem heraus ursprünglich das Leben entstanden ist. Es hat sich im Laufe der Zeit nur verfeinert, wurde aber kontinuierlich tradiert. Zellen imitieren gewissermaßen den Zustand der "kommunalen Matrix", aus dem sie einst hervorgegangen sind - nur eben erheblich komprimierter und damit zugleich effizienter.

Ist es jetzt verständlicher geworden?

@Hoffmann

Danke für deine mühe. Den obigen teil hatte ich verstanden. Ich habe mich hier zu oberflächlich ausgedrückt mit meinem komplex. Ich kann mich noch an die basenpaare erinnern...;-)

Was ich trotzdem noch nicht kapiere, ist, du sprichst ja von zellen, die schon eine dns haben, was dann passiert, ist ja klar: die kettenreaktion läuft weiter.
Was ist mit der allerersten zelle?
Woher kommt die information, wie sich die dns gebildet hat???
Es gab ja zuvor noch keine komplexe doppelhelix.
Es muss doch zufall sein, dass sich verschiedene aminosäuren zusammenfinden und dann entsprechend ihrer endungen miteinander regaieren, bzw. über die wasserstaoffbrücken. Die ersten versuche müssen doch kuttel muddel gewesen sein und haben eventuell gar keine struktur geschaffen...oder gab es da gleich eine vorgabe, wie sich eine zelle, mit all ihren zellorganellen bilden konnte. Die ist zwar super klein, doch genauso komplex...die energie wird ja in den mitochondrien gebildet. Die mitochondriale dns ist doch nochmal was anders als die zell-dns. Das ist so super komplex, woher weiss die zellkern-dns, dass sie eine mitochondriale dns braucht, damit stoffwechsel überhaupt stattfinden kann und die zelle am leben bleibt? Ich erinnere mich da an die zellatmung.

Die Frage im EP lautete:

-Für wie wahrscheinlich, unwahrscheinlich haltet ihr die Entstehung der ersten Zelle ? Ich hätte gerne eine konkrete Zahl !!! Natürlich weiß ich, daß man diese Wahrscheinlichkeit nicht berechnen kann, es ist also mehr oder weniger eine Schätzfrage.

Die Frage nach dem Schätzwert ist nicht beantwortbar. Da sie die Frage nach der Entstehung des gesamten Universums beinhaltet.

Zellen konnten entstehen, weil das Universum sich so entwickelte wie es das tat. Somit werden wir der Entstehung der ersten Zelle nur nahe kommen, wenn wir verstehen was in der Vergangenheit geschehen ist. Biologen und Chemiker können uns erklären wie Leben funktioniert, nicht wie es entstanden ist.
Physiker und Astronomen versuchen zu verstehen wie unser Universum entstanden ist, die Wiege der Menschheit, vermutlich.

Die Frage „ Entstehung der ersten Zelle „ ist untrennbar verbunden, mit der Frage nach dem Ursprung von allem. Zellen brauchen Aminosäure, diese setzt sich aus Molekülen zusammen, welche wiederum aus Teilchen bestehen ...und schon beginnt die Reise in den Mikrokosmos....
Dort gelten scheinbar völlig andere physikalische Bedingungen, die aber offensichtlich eng mit dem verknüpft sind, was wir Leben nennen.

Ich denke, nur wenn man versteht das alles untrennbar miteinander verbunden ist, wird man einen Blick für das Ganze entwickeln können und in der Lage sein, die richtigen Fragen zu stellen.

@Hoffmann

Das Vorhandensein einer eigenen DNA ist einzigartig unter den Zellorganellen der Tiere, bei den Pflanzen besitzen die Chloroplasten dieselbe Eigenschaft. Dies ist Ausgangspunkt für die Endosymbiontentheorie, die besagt, dass Mitochondrien und Chloroplasten ursprünglich eigenständige Organismen waren, die im Laufe der Evolution in tierische bzw. pflanzliche Vorläuferzellen inkorporiert wurden und nun bestimmte Aufgaben für diese Zellen übernehmen. Weitere Indizien hierfür sind, dass Mitochondrien in etwa die gleiche Größe wie kleine Bakterien haben, eine zirkuläre DNA besitzen und von zwei Membranen umgeben sind. Auch ist die Proteinsynthesemaschinerie (z. B. Ribosomen) der Mitochondrien der von Prokaryoten sehr ähnlich. Überdies enthält mtDNA, ähnlich wie bakterielle DNA keine Histone und kaum Introns.

Das ist doch spannend...;-) die mitochondrien waren einst selber organismen, dann kann man doch davon ausgehen, dass hier auch ein ursprung für die weitere entwicklung der körperzellen liegt.

@Gentian

Ich denke, von der Vorstellung, dass es eine Art Befehlszentrale gibt, die dem Rest des Systems vorschreibt, wie es sich entwickeln soll, muss man sich lösen. Im Zentrum der Zelle steht nicht das Genom, sondern das Proteom. Letzteres hat das Nucleom (DNA und RNA) funktionell zur Reproduktion von Peptiden integriert, nicht aber umgekehrt.

Auch ist der Begriff "Information" auf der molekularen Ebene eigentlich deplatziert. Wir haben es hier mit Rückkopplungen zu tun, die den chemischen Reaktionsfluss in bestimmte - organisierte - Bahnen lenken, welche in der Gesamtheit das lebende System zur Folge haben. Natürlich ist die DNA in diesen Gesamtprozess involviert, und die mit ihrer Hilfe synthetisierten Proteine bewirken aufgrund ihrer hohen Spezifität einen wiederum spezifischen Phänotyp, aber die populäre Vorstellung, dass in der DNA fixiert wäre, was aus einer Zygote werden wird, ist völlig überspannt.

Grundsätzlich ist das Gesamtsystem sowohl Ursache wie auch Resultat der Genexprimierung. Man kann da nicht willkürlich Grenzen ziehen, so dass dabei Sender und Empfänger herauskommen, nur weil es gerade in das Schema der Informationstheorie passt. Und da das Gesamtsystem sowohl "Informationsgeber" wie auch "Informationsempfänger" ist, haben wir hier nicht die Notwendigkeit, externe Informationsquellen zu finden, die gewissermaßen den Startschuss für das Leben gegeben haben.

Die ursprüngliche Matrix hat sich sukzessive in Richtung größere Komplexität hochgeschaukelt, wobei die jeweiligen Umweltbedingungen analog zur biologischen Selektion nur solche Reaktionsnetzwerke übriog ließen, die sich hinreichend selbst stabilisieren konnten. Nur, dass die Variationsbreite solcher Systeme vor der Entstehung der Translation weniger aus Mutationen resultierte (diese gab es auch schon, weil sich RNA replizieren konnte und diese als Ribozyme im Gesamtsystem aktiv gewesen sind) als auf Rückkopplungen infolge der Umwelteinflüsse.

Nach der Entstehung der Translation bekamen über Rückkopplungen mit dem Proteom die vormals allein auf RNA bezogenen "Bedeutungen" von Nucleotidsequenzen nun auch noch "Bedeutung" für Proteine - und damit in erheblich erweitertem Ausmaß für das Gesamtsystem. Das "Wunder" besteht folglich nicht darin, dass von irgendwoher "Information" eingesickert ist, damit das Leben starten konnte, sondern die "Information", die das Gesamtsystem bereits besaß, konnte nun über DNA repräsentiert werden - und damit zugleich über den Generationenwechsel über die Zeiten hinweg tradiert werden.

Gentian schrieb:... woher weiss die zellkern-dns, dass sie eine mitochondriale dns braucht, damit stoffwechsel überhaupt stattfinden kann und die zelle am leben bleibt?

Sie weiß es nicht. Wir haben hier eine symbiotische Beziehung. Die Zelle liefert dem Mitochondrium das nötige Baumaterial (große Teile des ursprünglichen Mitochondrium-Genoms sind inzwischen in die Kern-DNA ausgewandert) und das Mitochondrium liefert im Gegenzug das für Synthesen nötige ATP als Energiequelle.

@Hoffmann

Hoffmann schrieb:Sie weiß es nicht. Wir haben hier eine symbiotische Beziehung. Die Zelle liefert dem Mitochondrium das nötige Baumaterial (große Teile des ursprünglichen Mitochondrium-Genoms sind inzwischen in die Kern-DNA ausgewandert) und das Mitochondrium liefert im Gegenzug das für Synthesen nötige ATP als Energiequelle.

Ok, das habe ich noch nicht gewusst, aber so genau haben wir uns das auch nicht angeschaut im biologieunterricht. Ich kann mich jedenfalls nicht dran erinnern.

Also alles in allem, haben wir echt ne lange zeit gebraucht, damit sich alles so organisiert, wie es nun schon länger ist...;-) das ist doch eine antwort, die hoffentlich auch die skeptiker überzeugt...

@Hoffmann
Würde das nicht im Umkehrschluss bedeuten, das es einen Ursprung dieser Kettenreaktionen geben muss? Jede Aktion löst eine weitere Aktion aus. Das zumindest, scheint eine Grundeigenschaft der gesamten biologischen und physikalischen Entwicklung zu sein.

@nodoc

Der Ursprung der Entwicklung, die zum Leben geführt hat, ist ab dem Zeitpunkt zu sehen, als Wasser in der Atmosphäre kondensieren, abregnen und sich auf der Erdoberfläche ansammeln konnte. Über Miller-Urey-Synthesen und auch über meteoritischen Eintrag sammelten sich zunehmend Monomere an, die dann in den Gezeitenzonen (der Mond war ja schon vorhanden) miteinander reagieren konnten.

Rho-ny-theta schrieb:In dem Moment, indem man sich als Fan von Irgendwas beschreibt, hat man die Wissenschaftlichkeit ohnehin verlassen.

Na die Bezeichnung hab jetzt aber ich vergeben, weiß nicht, ob sich jemand so nennen würde. Andererseits hoffe ich doch sehr, daß, wer sich professionell wie als Laie viel mit Physik beschäftigt, dies durchaus als Hobby, Passion, Freude usw. betrachtet. Interesse und Zugewandtheit muß nicht unbedingt die Objektivität ausschließen. OK, die Gefahr, "parteilich" zu sein, ist höher, ich denke, man kan das "in den Griff bekommen".

Rho-ny-theta schrieb:Wissenschaftlichkeit ist eine Vorgehensweise, kein Glaubenssystem.

Das vermengen selbst Wissenschaftler.

@Hoffmann

Hoffmann schrieb: Der Ursprung der Entwicklung, die zum Leben geführt hat, ist ab dem Zeitpunkt zu sehen, als Wasser in der Atmosphäre kondensieren, abregnen und sich auf der Erdoberfläche ansammeln konnte.

Woher weist du, das genau dort der Ursprung zur Entwicklung von Leben entstand? Wir gehen immer davon aus, das alles Leben Wasser und Sauerstoff braucht. Was, wenn dem nicht so ist und Leben diese Elemente nur in einem bestimmten Entwicklungsstadium benötigt?

vycm schrieb:Au weia, jetzt bin ich schon soein TOE Scientiest

Hab ich jetzt zwar nicht gesagt, aber die Richtung, die anzugeben mir der exemplarische TOE-Szientist gedient hat, die Richtung hast Du selbst vorgegeben mit Deiner Meinung, man müsse die Physik, Raumzeit udgl. berücksichtigen für die Erklärung der Lebensentstehung. Ich sagte bereits, das sind Prolegomena, so wie ein zweidimensionales Universum Leben aller Wahrscheinlichkeit nach nicht ermöglicht hätte, ein dreidimensionaler Raum hingegen schon.

vycm schrieb:Du willst Wissenschaftler sein und und nennst Formulierungen anderer Wisschenschaftler B-Movies ohne Inhalt.

Das ist nur ne Frage der Ausdrucksweise, nicht der sachlichen Richtigkeit. Dein "hey, Physik muß berücksichtigt werden, Raumzeit und so" hingegen verkennt sachlich das Anliegen der Beschreibung der Sonderbedingungen für Lebensentstehung im Universum als etwas eh Vorgegebenem.

vycm schrieb:Nochmal: In der Quantenfeldtheorie lässt sich schon eine Abhängigkeit der Vakuumenergiedichte in der 4. Potenz der Energie ermitteln in beliebiger Kleinheit des Volumens der Raumzeit. Das ist Vakuum ohne Materie, mit Materie geht der Wert durch die Decke.

Das wird konkret nicht bei der ersten Zelle berücksichtigt

Muß ja auch nicht berücksichtigt werden. Denn es ist keine Bedingung, für die wir den Ort und die Auftretenswahrscheinlichkeit innerhalb dieses Universums erst suchen müssen. Nen mit Biomasse angereicherten Tümpel findste hingegen nicht überall, also sammelt der Biologe solche Bedingungen und verzichtet auf die von Dir eingeklagten.

Oder betrachte es mal mit Occam. Da die von Dir angesprochenen physikalischen Vorbedingungen nie wegfallen können in einer Erklärung, handelt es sich auch nicht um solche Bedingungen, an denen gemessen wird, welche der Erklärungen nun die plausiblere ist oder welche über Occams Klinge springen muß. Diese Prolegomena sind schlicht irrelevant für das wissenschaftliche Suchen nach der besten Erklärung.

@nodoc

nodoc schrieb:Woher weist du, das genau dort der Ursprung zur Entwicklung von Leben entstand?

Weil erst mit dem Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche die Möglichkeit gegeben war, dass a) Monomere herantransportiert und angereichert werden konnten und b) über den Gezeitenzyklus aus Monomeren Polymere werden konnten.

Mit Wasser in der Gasphase geht das nicht, und andere Flüssigkeiten scheiden aus, da entweder ungeeignet (z.B. Methan als unpolare Flüssigkeit bei minus 180 Grad - was zudem noch zu kalt ist, um chemische Reaktionen hinreichend schnell ablaufen zu lassen) oder nicht verfügbar (reines Ammoniak kann sich nicht bilden, wenn zugleich Wasser zugegen ist).

Und Alternativen zur Kohlenstoffchemie sind nicht hinreichend, um ausreichend komplexe Moleküle zuwege zu bringen.

Hier ist das noch einmal im Detail nachzulesen:

http://totewelten.wordpress.com/2014/10/24/auserirdisches-leben-was-ist-zu-erwarten/ (Archiv-Version vom 04.01.2015)

@nodoc

Wasser ist das lösungsmittel nummer eins, wenn etwas transportiert wird, dann über wasser...;-)
Einige behaupten sogar, dass wasser informationen speichern kann, für wie lange weiss ich nicht, aber es gibt auch dazu theorien.

@TTucker

TTucker schrieb:Eins ist die Wahrscheinlichkeit das ein Ereignis sicher eintritt.
Wenn ein Ereignis sicher zweimal eintritt hast du die Wahrscheinlichkeit von zwei.

Echt? Das kenne ich eigentlich anders, aber ich lasse mich gern umstimmen, wenn du ne seriöse Quelle liefern kannst, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Lotto-Hauptgewinn in Deutschland pro Jahr im Schnitt bei 3000% oder so liegt.

TTucker schrieb:Aber aktuell: 1ne Möglichkeit - 1 Treffer.

Ja und, wenn du aus nem Sack eine rote Socke rausholst, dann bist du der Meinung, die Wahrscheinlichkeit aus dem Sack ne rote Socke rauszufischen lag vorher auch schon bei 1, obwohl du vorher gar nicht wusstest was im Sack drin ist, ernsthaft?

TTucker schrieb: Du sagst Leben ist nicht (so) entstanden.

So, tue ich das? War mir gar nicht aufgefallen. Kannste mal die Stelle zitieren, wo ich sage das Leben "so" nicht entstanden sei, was auch immer dein "so" alles beinhaltet.

mfg
kuno

@TTucker

TTucker schrieb:Eins ist die Wahrscheinlichkeit das ein Ereignis sicher eintritt.
Wenn ein Ereignis sicher zweimal eintritt hast du die Wahrscheinlichkeit von zwei.

Die Wahrscheinlichkeit wird angegeben in der Form von X zu Y, wobei Y sämtliche mögliche Fälle (oder einen Ausschnitt davon) wiedergibt und X das betreffende Eintreffen vermeldet, dessen Wahrscheinlichkeit es zu ermitteln gilt. Bei einem Würfel kannst Du die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens, daß eine Sechs gewürfelt wird, schlicht auszählen. Du würfelst sagenwirmal 20 Mal und erhältst vier Mal eine Sechs. Dann hast Du 4:20, also 1:5 oder 0,2. Aber nicht eine Wahrscheinlichkeit von 4, weil es doch vier Mal passiert ist. Die Wahrscheinlichkeit kann stets nur zwischen Null und Eins betragen. Die Zahl der Eintreffen kann nicht größer als die Zahl der Fälle sein. Eben: du kannst keinen Würfel einmal werfen und zwei mal die Sechs als Ergebnis erhalten.

TTucker schrieb:Nur ist diese 1:10 eine Luftnummer von dir.

Versuch erst zu begreifen, bevor Du diffamierst. So fällt das nur auf Dich selbst zurück.

In meinem Beispiel können schon hunderte den Weg gegangen sein, und nur 10% kamen an. Ergebnis einer früheren Beobachtung. Nun kommt die neue Beobachtung. Und da haben wir zwar 1 von 1, aber daraus kannst Du eben nicht folgern, daß der Weg seine Gefährlichkeit verloren hat (das war der Knackpunkt; die Gefährlichkeit war von mir vorausgesetzt). Aufgrund eines Einzelfalls geht das eh nicht, da steht keine statistische Bewertung zur Verfügung.

TTucker schrieb:Aber mal andersrum. Du sagst Leben ist nicht (so) entstanden. Nun wenn ich mich umsehe sehe ich jede menge Leben. Soll ich jetzt dem Offensichtlichen anhängen oder deinen Überlegungen?

Wie erfolgreich Leben, wenn es erst einmal vorhanden ist, sich hält und ausbreitet, das erlaubt keinen Rückschluß darauf zu, wie erfolgreich und wie verbreitet Leben überhaupt erst einmal entsteht.

Pertti

@perttivalkonen

perttivalkonen schrieb:Die Wahrscheinlichkeit wird angegeben in der Form von X zu Y, wobei Y sämtliche mögliche Fälle (oder einen Ausschnitt davon) wiedergibt und X das betreffende Eintreffen vermeldet, dessen Wahrscheinlichkeit es zu ermitteln gilt. Bei einem Würfel kannst Du die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens, daß eine Sechs gewürfelt wird, schlicht auszählen. Du würfelst sagenwirmal 20 Mal und erhältst vier Mal eine Sechs. Dann hast Du 4:20, also 1:5 oder 0,2. Aber nicht eine Wahrscheinlichkeit von 4, weil es doch vier Mal passiert ist. Die Wahrscheinlichkeit kann stets nur zwischen Null und Eins betragen. Die Zahl der Eintreffen kann nicht größer als die Zahl der Fälle sein. Eben: du kannst keinen Würfel einmal werfen und zwei mal die Sechs als Ergebnis erhalten.

Ich will dir nicht altklug von der Seite reinlabern; aber was du obern angeben hast (3:5 usw.) sind Quoten (engl. Odds), Wahrscheinlichkeiten gibt man entweder als Bruch(3/5) oder normale Kommazahl an (0.6). Odds sind nicht genau das gleiche wie Wahrscheinlichkeiten - die Verwirrung kommt daher, dass Amerikaner im Alltag Chancen meist als Odds beschreiben, was dann über schlecht übersetzte Fernsehserien dazu führt, dass sich hier zwei fachlich sauber abgetrennte Begriffe in der Alltagssprache vermengen.

Keine Frage, aber als Erklärung für TTucker sollte es hinreichend sein.