“Wie kommt eigentlich die Energie der Sonne in die Zellen von Lebewesen?”
Die Grundlagen des Lebens erfahren wir, während wir auf unsere Ableger, die Bienen, warten. Es ist nämlich äußert aufwendig, in der Unordnung des Lebens so komplexe Maschinen wie Lebewesen zu betreiben.
Ob Bienen, Menschen, Tiger, Kühe, Pflanzen. Was auch immer. Sie sind aus einfachen Lebensformen entstanden – sagt die Wissenschaft – die gelernt haben, Sonnenlicht aufzunehmen.
Die Energie in das Innere der Zelle zu bringen, ist dabei ein große Herausforderung. Wenn das nur über die Oberfläche geschieht, ist schnell Schluss mit dem Wachstum, weil das zu versorgende Volumen schneller steigt, als die Oberfläche beim Größerwerden. Es wurden zu diesem Zweck andere Lebewesen “geschluckt”, es entstand eine Symbiose.
Mitochondrien heißen die Zellkraftwerke, die es auch heute in unseren Zellen gibt. Eine weitere Herausforderung in der Entstehung des Lebens ist, mit dem eigentlich giftigen Sauerstoff zurechtkommen. Lösung war übrigens dafür die Erfindug der Atmung.
Gottfried Schatz ist Gast dieses Bienengespräches. Dieser Teil wurde im ORF Österreich 1 Radioprogramm “Vom Leben der Natur” erstausgestrahlt.
Gottfried Schatz ist einer jener Wissenschaftler, die das Erbmaterial in diesen Mitochondrien entdeckt haben. Es wird nur über die Mütter weitergegeben, und so kann man die Abstammung des modernen Menschen auf wenige Urmütter in Afrika zurückführen. Thema des Gespräches sind aber die Grundlagen, wie geht das mit der Energie, die von der Sonne kommt, und nutzbar gemacht wird.
Zwei Korrespondentenberichte kommen Anke Schneider aus Itzehoe (Norddeutschland) und Bernhard Wulz aus Hohenems (Vorarlberg). Sie erzählen, wie es bei ihren Bienenständen gerade aussieht. Gleich zu Beginn dieser Episode berichtet wieder Reinhard Fritsch von Beelux und Moderator des Forums von Bienenaktuell, was derzeit im Forum los ist.
Wissenschaft erzählt: Der Biochemiker Gottfried Schatz spricht über die Herausforderung für Lebewesen, die Energie des Sonnenlichts nutzbar zu machen. Eine akustische Reise vom Beginn des Lebens, über Krisen, Gift und Atmung zu Zellen mit Mitochondien.
Ob auf der Erde Leben entstehen konnte, oder ob es entstehen musste, darüber sind sich Wissenschafter ziemlich einig: Es musste entstehen. Die Chance, dass es entstehen konnte, war gering, aber da das “Experiment”, wie Gottfried Schatz es nennt, so oft und so lange durchgeführt wurde – nämlich die passenden Moleküle zu bilden – war es nur eine Frage der Zeit, bis Leben entstand.
Die Moleküle des Lebens sind im Vergleich zu vielen anderen chemischen Verbindungen sehr komplex. Um diese Komplexität zu behalten und um alle notwendigen Lebensaktivitäten aufrechtzuerhalten, brauchen lebende Zellen viel Energie. Mit dieser Energie wird in ihrer Umgebung “Unordnung” erzeugt: Wärme. Die große Frage ist, woher die Energie kommt.
Erste Einzeller verwendeten Energie der Erde, die sie von anderen bereits gebildeten Molekülen im Ozean erhielten. Nachdem diese Energiequelle aufgebraucht war, begannen einige von ihnen, das Licht der Sonne zu nutzen. Die Photosynthese begann, bei der als Abfallprodukt Sauerstoff entsteht, ein für die meisten damals existierenden Einzeller giftiges Gas. Die erste Umweltkatastrophe fand statt. Ihr entkamen einige wenige Einzeller, indem sie die Atmung entwickelten. Mit Hilfe von Sauerstoff werden Überreste von sonnenlichtessenden Einzellern der Umgebung “veratmet”, es entsteht dabei Energie. Sehr viel Energie, die es nun ermöglicht, komplexere Aufgaben des Lebens zu bewältigen.
Der “große Wurf” gelang dem “Konzept Leben”, als Einzeller, die sich nur wenig Energie durch Gärung erarbeiten konnten, Einzeller, die die Atmung beherrschten, in eine symbiotische Lebensgemeinschaft einluden. Sie sind als “Zellkraftwerke” auch heute noch in jeder Zelle enthalten und werden “Mitochondrien” genannt. Durch diese Symbiose entstanden Zellen, die eigentlich aus zwei Lebewesen bestanden. Die Mitochondrien brachten ihr eigenes Erbgut mit.
Das von Gottfried Schatz maßgeblich entdeckte Erbmaterial in den Mitochondrien wird übrigens nur von der Mutter an das Kind weitergegeben und ermöglicht so zum Beispiel die Rückführung der Abstammung des modernen Menschen auf nur wenige Urmütter, die in Afrika gelebt haben.
Pflanzenzellen entstanden durch eine zweifache Symbiose. Einerseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Atmung beherrschen (Mitochondrien), andererseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Umwandlung von Sonnenlicht durch Photosynthese beherrschen (Chloroplasten).
Ob auf der Erde Leben entstehen konnte, oder ob es entstehen musste, darüber sind sich Wissenschafter ziemlich einig: Es musste entstehen. Die Chance, dass es entstehen konnte, war gering, aber da das “Experiment”, wie Gottfried Schatz es nennt, so oft und so lange durchgeführt wurde – nämlich die passenden Moleküle zu bilden – war es nur eine Frage der Zeit, bis Leben entstand.
Die Moleküle des Lebens sind im Vergleich zu vielen anderen chemischen Verbindungen sehr komplex. Um diese Komplexität zu behalten und um alle notwendigen Lebensaktivitäten aufrechtzuerhalten, brauchen lebende Zellen viel Energie. Mit dieser Energie wird in ihrer Umgebung “Unordnung” erzeugt: Wärme. Die große Frage ist, woher die Energie kommt.
Erste Einzeller verwendeten Energie der Erde, die sie von anderen bereits gebildeten Molekülen im Ozean erhielten. Nachdem diese Energiequelle aufgebraucht war, begannen einige von ihnen, das Licht der Sonne zu nutzen. Die Photosynthese begann, bei der als Abfallprodukt Sauerstoff entsteht, ein für die meisten damals existierenden Einzeller giftiges Gas. Die erste Umweltkatastrophe fand statt. Ihr entkamen einige wenige Einzeller, indem sie die Atmung entwickelten. Mit Hilfe von Sauerstoff werden Überreste von sonnenlichtessenden Einzellern der Umgebung “veratmet”, es entsteht dabei Energie. Sehr viel Energie, die es nun ermöglicht, komplexere Aufgaben des Lebens zu bewältigen.
Der “große Wurf” gelang dem “Konzept Leben”, als Einzeller, die sich nur wenig Energie durch Gärung erarbeiten konnten, Einzeller, die die Atmung beherrschten, in eine symbiotische Lebensgemeinschaft einluden. Sie sind als “Zellkraftwerke” auch heute noch in jeder Zelle enthalten und werden “Mitochondrien” genannt. Durch diese Symbiose entstanden Zellen, die eigentlich aus zwei Lebewesen bestanden. Die Mitochondrien brachten ihr eigenes Erbgut mit.
Das von Gottfried Schatz maßgeblich entdeckte Erbmaterial in den Mitochondrien wird übrigens nur von der Mutter an das Kind weitergegeben und ermöglicht so zum Beispiel die Rückführung der Abstammung des modernen Menschen auf nur wenige Urmütter, die in Afrika gelebt haben.
Pflanzenzellen entstanden durch eine zweifache Symbiose. Einerseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Atmung beherrschen (Mitochondrien), andererseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Umwandlung von Sonnenlicht durch Photosynthese beherrschen (Chloroplasten).
Interviewpartner
Prof. Dr. Gottfried Schatz
Biozentrum der Universität Basel
Klingelbergstrasse 50/70
CH – 4056 Basel
Verderb von Nahrungsmittel hat viele Facetten. Nicht unbedingt passieren dabei einfach nur chemische Zersetzungsvorgänge. Verderb kann schon ein schlechter Geruch sein, eine zu starke Trocknung. Verderb ist aber auch der Befall durch Mikroorganismen – die früher in Ermangelung eines Mikroskops und besseren Wissens oft als „böse Geister“ bezeichnet wurden.
Die Pathobiochemie beschäftigt sich mit den chemischen Prozessen, die in erkrankten Organismen ablaufen. Diese Wissenschaft kann gut erklären, was chemisch beim Verderb von Lebensmitteln abläuft, und was mit dem Stoffwechsel des Menschen passiert, wenn verdorbene Lebensmittel in den Stoffkreislauf von Lebewesen eingreifen, die Palette der Reaktionen reicht von Unbehagen bis zu lebensbedrohenden Zuständen.
Interviewpartner: Emer.Univ.Prof.Dr. Fritz Pittner, Max F. Perutz Laboratories, Wien
Diese Episode ist am 07.12.2009 erschienen. Dauer: 0
Stunden
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Minuten
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