Eine neue Theorie, wie die Evolution funktioniert haben soll

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2 Kommentare zu „Eine neue Theorie, wie die Evolution funktioniert haben soll“

1. Gehirn-Forschung: Was der Mensch vom Glauben hat «

   14 März 2009

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2. 

   H.W. Spice

   31 März 2009

   Hallo Freunde,

   erlauben Naturgesetze die Darwinsche Evolution oder verhindern sie die Entstehung von Leben aus nichtlebender Materie?

   Ein Teilaspekt in der Evolutionstheorie ist die präbiotische Evolution. Aus ihrem Selbstverständnis heraus haben Millionen von Jahren in der Entwicklungsphase unseres Planeten ausgereicht, die Entstehung von lebenden Zellen aus toter Materie zu ermöglichen.
   Da alles Leben irgendwann einmal entstanden sein muss, bestimmt dieser Gesichtspunkt letztlich über unsere Herkunft, wobei das Interesse der Öffentlichkeit an dieser Thematik doch recht gespalten erscheint.
   Die neuesten Forschungsergebnisse schließen die sogenannte Ursuppentheorie als Schoß für die Genese von lebenden Zellen aus. Die aus der Ursuppe angelieferten Bausteine (Aminosäuren, Zucker und Phosphor) werden zu Peptidketten miteinander verknüpft. Die Kondensation läuft nun dergestalt ab, dass die Carboxyl- und Aminogruppen unter Wasseraustritt miteinander reagieren um lange Ketten bilden zu können.
   Nun ist bekannt, dass Wasser die Kettenbildung nicht nur erschwert, sondern die Eigenschaft besitzt, bereits gebildete Moleküle innerhalb kürzester Zeit wieder zu zerstören.
   Dazu einige Anmerkungen bekannter Wissenschaftler: „Die aus dem Stoffwechsel von Zellen bekannten Eiweiße bestehen aus Aminosäuren, die zu langen, unverzweigten Ketten verknüpft sind (…) Die Anwesenheit von Wasser verhindert eine Polykondensationsreaktion, also die Kettenbildung.“
   (Junker und Scherer 1998 S.140)
   „Es gibt noch eine Reihe weiterer Argument gegen die Ursuppentheorie, wie etwa die Tatsache, dass sich längerkettige Biomoleküle (Polykondensationsprodukte wie zum Beispiel Oligopeptide oder Proteine, Olignucleotide usw.) im Urozean nicht bilden können.“
   (Neukamm, 30.08. 2000)
   „Bei der Synthese eines Peptids muss man auf jeden Fall das Wasser entfernen und freie Energie hinzufügen.“
   (Dose, K. 1983 S.919)
   Orgel schreibt u.a.: „Bei einer Wasserkonzentration höher als 99,5% findet keine Polykondensation von NucLeotiden statt, weil die Ketttenspaltung durch Hydrolyse bis zu hundertmal schneller verläuft als der Kettenaufbau.“

   Als nächstes stellt sich die Frage, haben kleinere Gewässer wie Seen, Flüsse oder auch Tümpel einen Vorteil gegenüber dem kalten Urmeer?
   Von der Temperaturseite her bestimmt. Chemische Reaktionen laufen bei höheren Temperaturen schneller ab. Die Problematik der Anlieferung von Bausteinen in der benötigten Quantität und Reinheit verändert sich in größeren Gewässern nicht wesentlich, in kleineren geht die Anlieferungswahrscheinlichkeit gegen Null.
   Die Problematik der Kettenabbrüche besteht weiterhin.
   Der Vollständigkeit halber einige Aussagen von anerkannten Wissenschaftlern zu der Wahrscheinlichkeit, dass sich Leben dergestalt entwickelt haben könnte.
   „Sie brauchen natürlich für das einfachste Molekül des Lebens, ein Proteinmolekül, sagen wir mal Hundert Aminosäuren, die sich zu einer Kette zusammenschließen. In der ersten Position haben sie zwanzig Möglichkeiten. Wenn die zweite Position dazukommt, wenn Sie eine Zweierkette nehmen, dann haben sie schon zwanzig mal zwanzig Möglichkeiten. Für jede weitere Position wieder mal zwanzig. Am Ende haben Sie zwanzig mal zwanzig, mal zwanzig, und das Hundertmal. Das ist zwanzig hoch hundert oder zehn hoch hundertdreißig etwa. Zehn hoch hundertdreißig ist schon eine Zahl, die Sie und auch ich uns nicht mehr vorstellen können. Wenn Sie fragen, wie viel Materie ist im gesamten
   Universum, das kann man heute abschätzen, zumindest im sichtbaren Universum, dann ist das von der Größenordnung von zehn hoch achtzig Protonen. Protonen sind also die kleinsten Bausteine eines Moleküls. Zehn hoch achtzig. Zehn hoch hundertdreißig ist zehn hoch fünfzig mal größer als zehn hoch achtzig. Das ist also eine Zahl, die alles, was im Universum existiert, übersteigt. Das heißt also, Leben kann nicht durch Zufall entstanden sein. Dass mal alles ausprobiert wurde und eins hat dann zufällig mal gepasst. Sondern es muss ein Vorgang sein, indem systematisch optimiert wurde.
   (M. Eigen, 5.07.2007)
   „Nun ist bekannt, dass biologische Makromoleküle nicht retrograd aus der Ursuppe entstanden sein mussten, sondern durch Oberflächendiffusion auf zweidimensionale Strukturen entstehen können. Die Thermodynamik begünstigt in freier Lösung die Spaltungsreaktion, auf Oberflächen treibt sie ein System dagegen zur Synthese.
   (Neukamm, 2000, S.5)

   Fazit 1: Offene Gewässer in jedweder Form sind aufgrund der Eigenschaft des Wassers, die Polykondensationsreaktion nicht zuzulassen, für die Entstehung von Leben auszuschließen!

   Den Anfang des Lebens auf der Erde nachzuvollziehen, erweist sich als äußerst kompliziert.
   Wächtershäusers Theorie des Biofilms bildet einen weiteren Ansatzpunkt für neue Hypothesen. Seine Theorie des Biofilms basiert auf den chemischen Reaktionen von Metallsulfiden und Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff und weiteren Vulkangasen auf katalytischen Schwermetalloberflächen. Als Resultat sollte es dann kurzfristig zur Bildung von autokatalytischen Syntheseprozessen kommen. Voraussetzung sind hohe Temperaturen sowie ein ständiger Zufluss von Mineralien aller Art. Dieses Umfeld finden wir nur in der Tiefsee.
   Um den zerstörerischen Einfluss des Wassers auf die Molekülbildung zu vermeiden, muss in diesem Prozess ein fertiges Molekül entstehen, denn nur ein lebendes Molekül entgeht der Zerstörung.
   Das Umfeld für Wächtershäuser Theorie, stellvertretend für ähnliche Theorien, ist in der Tiefsee zu finden, genauer gesagt, in den „Black Smokers“.
   Die Black Smokers sind bis zu 20m hohe, säulenförmige Schlote, aus denen unter hohem Druck Gase und Mineralien ausgestoßen werden. Dieses Ökosystem erfordert hochspezialisierte Lebensformen um dort leben und überleben zu können.
   Eine Anpassung dort nicht ansässiger Lebensformen an diese Umweltbedingungen ist völlig ausgeschlossen, jede dort nicht hingehörende Art würde sofort zu Grunde gehen.
   Ein Auszug aus Wikipedia ist in diesen Zusammenhang von Relevanz: „Felder hydrothermaler Tiefseequellen sind nur ungefähr 20 Jahre aktiv. Dann verstopfen die ausgefällten Mineralien die Röhren und Spalten und die Quellen versiegen. Damit stirbt natürlich auch die Fauna in der nun für sie lebensfeindlich gewordenen Umgebung. Wie das Leben an neue Felder hydrothermaler Quellen kommt, ist bisher unerforscht.“
   Jetzt haben wir ein Problem, denn 20 Jahre sind ein doch etwas wenig für die Entstehung von Leben aus nichtlebender Materie. Ein kleiner Denkfehler von Herrn Wächtershäuser.
   Verfolgen wir seine Theorie weiter. An der TU München sind die Theorien Wächtershäusers Thema von Forschungsaufgaben geworden. Es wurde versucht, die Möglichkeit „eines Ur-Metabolismus unter anaeroben Bedingungen, wie sie in Vulkangebieten herrschen, nachzuweisen.“
   Als Ergebnis bekam man Essigsäure (CH3COOH).
   Interessanterweise schrieb Frau Huber in ihrem Bericht folgenden Satz: „Auch Thioessigsäuremethylester, ebenfalls eine aktivierte Form der Essigsäure und möglicherweise der evolutionäre Vorläufer von Acetyl-CoA, wurde entdeckt. Thioessigsäure und Thioessigsäuremethylester hydrolysieren in wässriger Lösung schnell zu Essigsäure. Solange sie jedoch an die Sulfidoberfläche gebunden sind, stehen sie für weitere Biosynthese-Reaktionen zur Verfügung.“
   Was ich bereits erwähnt hatte wird bestätigt, nur ein fertiges Biomolekül, ausgestattet mit replikatorischen Fähigkeiten, kann sich, ohne vom Wasser zerstört zu werden, von der Sulfitoberfläche lösen.
   Nun ist es nicht unser Ziel, Essigsäure oder dergleichen herzustellen, sondern lebensfähige Biomoleküle, die sich durch Vereinigung zu einer Lebensform entwickeln sollen.
   Beginnen wir mit den Einzelheiten der Theorie Wächtershäusers und anderer.
   Als erstes muss die Anlieferung der elementaren Bausteine zur Synthese einer RNA gewährleistet sein (Ribosezucker, Phosphat sowie die Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil). Daraus wird eine Kette von Nucleotiden synthetsiert. Jedes Nucleotid besteht aus einer Base, Ribosezucker und Phosphat.
   Noch einmal postuliert: Die Anlieferung der Bausteine ist rein spekulativ mit der Wahrscheinlichkeit gegen Null!
   Als Beispiel sei hier nur das Problem der Anlieferung von Ribose erwähnt. Ausgangstoff der Zuckerbildung ist bei der theoretisch zu Grunde liegenden Formose-Reaktion Formaldehyd.
   Dose schrieb bereits 1987 folgende Bemerkung:
   „In realistischen Ursuppenexperimenten sind nennenswerte Mengen an Zuckern niemals angeliefert worden.“
   Bei den hohen Temperaturen, die in und um die hydrothermalen Quellen herrschen, (bis 350°C und ph-Werte zwischen 4 und 8) wäre nach Larralde bei einer angenommenen Temperatur von 100°C nach etwa 70 Minuten die Hälfte des Zuckers abgebaut.

   Sämtliche im Labor durchgeführten Modellversuche ergaben, dass Bausteine, die eine identische stereometrische Ausrichtung wie die Matrize haben, etwas effizienter eingebaut werden. Im Grunde spielt die chirale Struktur bei der Kondensation keine entscheidende Rolle, sie werden wahllos eingebaut mit dem Ergebnis des unvermeidlichen Kettenabbruchs. Leben akzeptiert nun einmal nur absolute Enantiomeren- bzw. Diastereomerenreinheit des jeweiligen Bausteins.
   Beherrschbar ist dieses Problem bei der Herstellung kurzer Ketten im Labor, bei längeren Ketten bzw. einer ungesteuerten Kondensation sind Lösungsansätze gesausowenig vorstellbar wie die Annahme, das irgend etwas schneller als das Licht sein kann. Dieser Vergleich hat seine absolute Berechtigung!
   Hierzu noch einige Anmerkungen:
   „(…) Somit weist die Konstitution von Nucleinsäuren mindestens 3 Merkmale auf, die auf ein planvolles, konzeptionell sinnvolles Vorgehen deuten:
   Die absolute Selektivität bezüglich optisch aktiver Bausteine, die schon Louis Pasteur Mitte des letzten Jahrhunderts als ein untrügliches Kennzeichen belebter Natur erkannte und den Polymerketten die helikale Verwindung und damit ihre biospezifische 3D-Konfoemation verleiht.
   Die statistische Co-polykondensation (Kettenbildung) von 4 verschiedenen Nucleosidphosphaten zu linearen Ketten mit trivalenter Phosphorsäure als Internucleosidbrücke, was ohne eine ausgefeilte und optimierte Synthesestrategie zu biochemisch unbrauchbaren Netzwerken und ohne präzise Reaktionskontrolle nicht zu biologisch sinnvollen Nucleobasensequenzen führt.(…)“
   (Rossmann, T. April 2000, S.36-39)

   Fazit 2: Der Einbau von Molekülen gleicher chiraler Struktur als Grundvoraussetzung für die Synthese von biologisch aktiven Kettenmolekülen ist in präbiotisch ablaufenden Kondensationsprozessen nicht zu realisieren.

   Da sich die Theorie von Wächtershäuser und Co im wesentlichen in der Tiefsee abspielt, einige Anmerkungen zu diesem Ökosystem.
   Der Tiefseeraum als Teilsystem der Weltmeere erstreckt sich ab einer Wassertiefe von 1000m bis Meeresgrund und entspricht in seiner Ausdehnung in etwa die Hälfte der Erdoberfläche.
   Die hydrothermalen Quellen der Tiefsee nehmen dagegen nur einen winzig kleinen Raum ein. Ihr Vorkommen beschränkt sich auf die Umgebung der Erdplattenbrüche des mittelozeanischen Rückens. Die Lebensdauer der „Black Smokers“ ist begrenzt und liegt zwischen 10 bis 100 Jahren.
   Die Fauna ist auf den dort herrschenden Bedingungen zugeschnitten mit der Einschränkung, dass sie ihren Lebensraum aufgrund ihre hochspezialisierten Anpassung niemals verlassen können.
   Thermodynamisch betrachtet ist dieser Raum ein offenes System, weil Austauschprozesse mit der Oberfläche, dem Meeresgrund und den theoretisch angedachten Seitenwänden stattfinden können. Die Prozesse finden fast nur an den Randzonen statt, das System insgesamt befindet sich im quasistatischem Gleichgewicht. Als quasistatisch wird ein System bezeichnet, das mit seiner Umgebung Austauschprozesse durchführt und trotzdem im thermodynamischem Gleichgewicht bleibt. Die Zustandsanalyse besagt, das diese System als abgeschlossenes System betrachtet werden kann, denn befand sich der Raum mit seiner Peripherie vor der angedachten Isolation im Gleichgewicht, dann können nachher auch keine spontanen Reaktionen mehr stattfinden, weil dass mit einer Zunahme der Entropie verbunden wäre. Damit kann ihm die Entropie zugeordnet werden, die auch ein isoliertes System gehabt hätte.
   Wenn wir die im Labor durchgeführten Versuche analysieren, fällt auf, dass die Experimente nach einiger Zeit zum Erliegen kommen, die Selbstorganisation kommt nicht zustande. Nach der Theorie sollte wenigstens in Ansätzen eine Art von Selbstorganisation der Materie stattfinden und ein sogenannter Hyperzyklus entstehen, der in der Lage ist, das racematiche Gemisch von Bausteinen stereochemisch zu sortieren, dann die optisch aktiven Enantiomere anzulagern, um danach die Polymerketten bilden zu können. Als vorläufiges Endprodukt stände dann ein funktionsfähiges Biomolekül zur Verfügung, dass mit der Fähigkeit ausgestattet sein müsste, sich selbst zu replizieren. All diese Vorgänge können nur auf der Oberfläche des Metallsulfids stattfinden, denn ein noch unfertiges Biomolekül wird vom Wasser wieder in seine Bestandteile zerlegt.
   Chemische Reaktionen laufen meist nur in der Richtung ab, die von den äußeren Bedingungen wie Temperatur, Druck und Konzentration her bestimmt wird. Bei einer vollständigen Umsetzung der Ausgangsstoffe ist die Rückreaktion nicht oder nur unter extremen Reaktionsbedingungen möglich.
   Beispiel: FE+S=FeS
   Diese Reaktion läuft spontan ab und kommt dann zum Erliegen.
   Chemische Reaktionen, die auch eine entgegengesetzte Richtung einschlagen können, besitzen ein anderes Verhaltensmuster, ihre Ausgangsstoffe werden bei der Reaktion nicht vollständig umgesetzt.
   Beispiel: N2+3H2=2NH3
   (Bei zirka 400°C und einem Druck von 200bar +Katalysator entsteht aus einem Gemisch von Stick- und Wasserstoff Ammoniak. Bei Erhöhung der Temperatur zerfällt es wieder in seine Ausgangsstoffe.)
   Auch bei dieser Reaktion stellt sich ein Gleichgewicht ein. Die äußeren Bedingungen bestimmen dann seine Lage. Bei höheren Temperaturen wird das Gleichgewicht schneller erreicht.
   Wenn wir die beiden Seiten der Reaktion mit dem Verhaltensmuster von zwei Teilsystemen, die miteinander Teilchen austauschen,vergleichen, stellen wir eine weitgehende Analogie fest.
   Ein Teilchenaustausch zwischen den Teilsystemen tritt dann ein, wenn bisherige Bedingungen der Variablen innerhalb der Systeme so verändert werden, dass eine Freigabe der bisher bestehenden Bedingungen erfolgt. Es kommt dann zu spontan ablaufenden Reaktionen, die dann das System zwangsläufig in ein neues Gleichgewicht mit einer höheren Entropie führt.

   Erweitern wir unsere bisherige Betrachtungsweise mit der Annahme, dass sich auf der Metallsulfitoberfläche bereits organische Moleküle gebildet haben, legen unsere korrekte Beweisführung einmal beiseite und untersuchen ihre möglichen Überlebensstrategien:
   Strategie 1: Sie lösen sich von dem Metallteil und verteilen sich im Wasser. Aufgrund der Eigenschaft des quasistatischen Raumes vergrößert die Entropie die Verteilung der einzelnen Moleküle und verhindert deren Vernetzung.
   Strategie 2: Um der Vernichtung zu entgehen, wären sie gezwungen, unvorstellbar hohe Entwicklungsstadien auf dieser Oberfläche zu durchlaufen.

   Fazit 3: Der von Eigen postulierte Hyperzyklus oder die von der Theorie beschriebene Selbstorganisation der Materie beinhalten als Bedingung, dass sämtliche Prozeßabläufe außerhalb des chemischen Gleichgewichts stattfinden müssen. Nun entsteht in den Räumen, die hierfür in Frage kommen, nach spontan ablaufenden Prozessen stets ein neues Gleichgewicht mit einer höheren Entropie. Ein offener Raum, der sich außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts befindet, wie freie Erde unter freiem Himmel, wäre allein schon aufgrund der ungehinderten Sonneneinstrahlung fülr eine Polykondensation unbrauchbar. Bei der Kondensation von Kettenmolekülen stellt sich das thermodynamische Gleichgewicht dann ein, wenn die Anzahl der Bindungen die gleiche Größenordnung einnimmt wie die der Spaltungen. Diese Unvereinbarkeit zwischen Theorie und Realität verhindert den erwarteten autokatalytisch einsetzenden evolutionsfähigen Prozess.
   Was zu beweisen war!

   Man muss sich mit dem Gedanken anfreunden, Leben ist im Universum nicht vorgesehen, denn das gesamte Universum ist in aggressiver Weise lebensfeindlich eingestellt. Chemisch-physikalische Gesetzmäßigkeiten lassen eine Selbstinszenierung von Lebensformen nicht zu, im Gegenteil, sie wirken wie Wächter gegen eine Selbstorganisierung von Leben. Das es auf der Erde, und nur auf der Erde, Leben gibt, verändert die Gesetzmäßigkeiten in keinster Weise, denn das Leben wurde der Erde implantiert, es wurde erschaffen, eine Tatsache, die die schöne materialistische Illusion von der Selbstentstehung von Leben ad absurdum führt.
   Jede Sonde,die auf einen außerirdischen Planeten landet, um Proben zu entnehmen,wird entgegen der Theorie der präbiotischen Evolution bestätigen, dass man zwar Wasser, einzelne Aminosäuren etc. finden kann, doch niemals auch nur ein einziges lebendes Biomolekül, denn außerhalb des Raumschiffes Erde gibt es nur tote Materie, sonst nichts.

   Mit freundlichen Grüßen

   H.W. Spice

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