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Gaia-Hypothese (von griech. gaia = Erde als Muttergottheit).
Die Hypothese, dass die Erde inklusive der darauf lebenden und nicht lebenden Materie einen geschlossenen Superorganismus darstellt, wurde zuerst 1972 vom britischen Astrophysiker und Ingenieur JAMES E. LOVELOCK formuliert. Unterstützung und Ergänzung erfuhr diese Hypothese von der amerikanischen Mikrobiologin LYNN MARGULIS.

Kern der Hypothese ist die Betonung der engen Vernetzung und Abhängigkeiten zwischen Lebewesen untereinander und mit ihrer abiotischen Umwelt. Die ganze Erde kann als adaptives Kontrollsystem angesehen werden, das zur aktiven Selbstregulierung fähig ist. Als Indizien für die Richtigkeit dieser Hypothese werden Eigenschaften der Erde genannt, die über lange geologische Zeiträume hin konstant waren, obwohl sich z. B. die Intensität der Sonneneinstrahlung stark erhöhte. Dazu gehören die Temperatur der Erdoberfläche, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre oder der Salzgehalt der Meere.

Während die Gaia-Hypothese von verschiedenen Anhängern eine stark teleologische Komponente erhielt, hat sich LOVELOCK von solchen teleologischen Vorstellungen distanziert und Gaia als der Evolutionstheorie nicht widersprechend bezeichnet (Geophysiologie). (Teleologie: Entwicklungsprozesse sind zweckgebunden und laufen durchgängig zweckmäßig ab.) Von den Anhängern der Gaia-Hypothese wird aber betont, dass Kooperation und Symbiogenese wichtige Evolutionsfaktoren sind, die von der klassischen synthetischen Evolutionstheorie zu wenig oder gar nicht berücksichtigt werden.

* 15.02.1564 Pisa
† 08.01.1642 Florenz

GALILELO GALILEI war italienischer Naturwissenschaftler und Professor für Mathematik in Pisa, Padua und Florenz. Große Entdeckungen machte er auf den Gebieten der Mechanik (u. a. Fall- und Wurfgesetze, Trägheitsgesetz), der Optik und der Astronomie (Entdeckung der vier Jupitermonde). Die Naturwissenschaft verdankt Galilei Erkenntnisse über verschiedene Messinstrumente und physikalische Phänomene (Fernrohr, Pendel, Thermometer u. a.) und die Begründung der induktiven Methode (Deduktion und Induktion). Er war ein Verfechter des heliozentrischen Weltbildes und wurde dafür von der Inquisition ermahnt und zur Abschwörung gezwungen. GALILEI führte das Experiment und die Hypothese als wichtige Denk- und Arbeitsweisen in die Naturwissenschaften ein.

CHARLES PERCY SNOW (1905–1980) prägte 1959 den Begriff der „zwei Kulturen“, womit er auf eine grundlegend unterschiedliche Sichtweise von Naturwissenschaften und Geisteswissenschaften hinweisen wollte. Während die Naturwissenschaften mehr auf eine kausale Erklärung von Erscheinungen abzielen, stehen bei den Geisteswissenschaften die Erscheinungsformen des menschlichen Geistes im Mittelpunkt des Interesses. Thema sind nicht äußere Erfahrungen und ihre naturgesetzlichen Erklärungen sondern innere Erfahrungen. Seit der Aufklärung ist die Bedeutung der Naturwissenschaften in unserer Gesellschaft kontinuierlich gestiegen.

Während Genetik und Stoffwechselphysiologie zunehmend die molekularen Grundlagen biologischer Vorgänge erforschen, geht es in der Ökologie um die Beziehungen zwischen komplexen Systemen von Individuen bis zur Biosphäre. Angesichts der durch menschliche Aktivitäten bedingten Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre und den Verunreinigungen der Hydrosphäre gewinnt die Erforschung globaler Stoff-Flüsse und Energieumsätze zunehmend an Bedeutung.

* 1397 Mainz
† 03.02.1468 Mainz

JOHANNES GUTENBERG wird allgemein als der Erfinder des Buchdrucks angesehen. Seine Neuerung bestand darin, einen Text in kleinste Einheiten, einzelne Buchstaben, aufzulösen. Dazu entwickelte er ein Gießverfahren, bei dem Kupfermatrizen mit einer speziellen Bleilegierung gefüllt wurden, um die einzelnen Lettern herzustellen. Farbige Buchteile wurden nach dem Druck per Hand ergänzt.
Zwischen 1453 und 1454 wurden 140 Exemplare der sogenannten Gutenbergbibel gedruckt. Die Kunst des Buchdrucks verbreitete sich daraufhin sehr schnell in ganz Europa durch Schüler GUTENBERGs.

* 16.02.1835 in Potsdam
† 09.08.1919 in Jena

ERNST HAECKEL wurde am 16. Februar 1834 in Potsdam geboren. Er studierte von 1852–1858 Naturwissenschaften und Medizin in Würzburg, Berlin und Wien. Seine Dissertation „Über die Gewebe des Flusskrebses“ verteidigte er 1857. In den darauffolgenden Jahren unternahm er Studienreisen nach Italien und begann mit seinen Forschungen an Radiolarien.

Seit 1862 war er Professor für Zoologie in Jena. Wie kein anderer hat HAECKEL die Lehre CHARLES DARWINS in Deutschland verbreitet und weiter entwickelt. Deshalb wurde er auch der „deutsche DARWIN“ genannt.

Mit 85 Jahren starb ERNST HAECKEL in Jena.

* 01.04 1578 in Folkestone (Grafschaft Kent, England)
† 03.06.1657 in Hampstead (Camden, England)

Die heutige nahezu selbstverständliche Hinnahme der Heilung vieler Krankheiten und den Anstieg der durchschnittlichen Lebenserwartung in den letzten Jahrhunderten, haben wir u. a. dem englischen Arzt, Anatom und Physiologen WILLIAM HARVEY zu verdanken, der bereits Mitte des 17. Jahrhunderts den großen geschlossenen Blutkreislauf entdeckte und als Erster die Herzfunktion als Antriebspumpe dieses Kreislaufes erkannte. Mit dieser Erkenntnis gilt er als Revolutionär der Medizin seiner Zeit und wird auch als Wegbereiter der modernen Physiologe beschrieben.

Die Windpocken sind sehr ansteckend, es erkranken ungefähr 75 % aller Kinder unter 15 Jahren an Windpocken. Die Infektion findet am häufigsten zwischen dem 3. und 10. Lebensjahr statt. Erreger ist das Varicella-Zoster-Virus.

Die Symptome von Windpocken sind folgende:

• Kopf- und Gliederschmerzen,
• leichtes Fieber und
• Ausschlag.

Der Ausschlag bewirkt einen starken Juckreiz am ganzen Körper. Die Symptome dauern ungefähr 10 Tage an. Die Inkubationszeit liegt zwischen 7 und 21 Tagen nach dem Kontakt mit einer erkrankten Person.

Übertragen wird die Krankheit meistens durch Tröpfcheninfektion, aber auch Sekrete (Flüssigkeitsinhalte) aus den Bläschen sind ansteckend.

Penicillin ist ein Antibiotikum. Es wirkt als Inhibitor auf das Bakterienenzym Transpeptidase, das die Quervernetzung in der Bakterienwand steuert. Das Enzym wird blockiert, so dass die Zellwand durchlässiger wird. Die Zelle nimmt osmotisch Wasser auf und platzt. Auf diese Weise werden krankheitserregende Bakterien abgetötet.

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WISSENSTEST

Evolutionsprozesse auf dem Niveau der Populationen werden Mikroevolution genannt, als Makroevolution bezeichnet man die Stammesgeschichte höherer taxonomischer Einheiten.
Isolationsprozesse, aber auch Genomverschmelzungen sind die Ursachen für die Neubildung von Arten.
Beim Ablauf der Makroevolution kann man Allogenese (adaptive Radiation), Arogenese (Erreichen einer neuen adaptiven Zone) und Stasigenese unterscheiden.
Für die Aufklärung der Verwandtschaft verschiedener Arten (Stammbaumforschung) ist der Besitz gemeinsamer abgeleiteter Merkmale von besonderer Bedeutung.

Die synthetische Theorie erweiterte den Darwinismus um die Erkenntnisse der Populationsgenetik. Unter dem Einfluss der Anpassungsselektion breiten sich die verschiedenen Allele eines Gens in einer Population aus. Die Geschwindigkeit dieser Ausbreitung ist vom Ausmaß des „Selektionsvorteils“ sowie von der Größe und der genetischen Homogenität der Population abhängig. Paradebeispiel für eine solche Form der Evolution innerhalb einer Population ist die Zunahme der dunklen Varianten des Birkenspanners in Industriegebieten (Industriemelanismus).

Mitte des 19. Jh. bestimmte JOHANN CARL FUHLROTT Knochenfunde im Neandertal bei Düsseldorf als fossile Reste eines Homo sapiens neandertalensis (Altmensch oder Neandertaler). Die Entdeckung des Neandertalers im Jahre 1856 war der bis zu diesem Zeitpunkt erste, von der Wissenschaft richtig erkannte und eingeordnete Fund eines Urmenschen.
Die Neandertaler sind die unmittelbaren Vorgänger des Homo sapiens sapiens, des Jetztmenschen. Sie lebten vor etwa 35 000 bis 70 000 Jahren im eiszeitlichen Europa vor allem in Höhlen. Sie lebten in Horden, ernährten sich vom Jagen und Sammeln, stellten Steinwerkzeuge her und nutzten bereits das Feuer.

Tiere werden anhand ihres Baus, ihrer Ernährungsweise und ihres Entwicklungszyklus definiert.

Tiere

• sind vielzellige heterotrophe Eukaryoten, die feste Nahrung zu sich nehmen,
• haben Zellen ohne Zellwände.
• sind die einzigen Organismen, die Nerven- und Muskelgewebe besitzen,
• zeichnen sich durch eine Embryonalentwicklung aus, die ein Blastulastadium aufweist, dem eine Gastrulation folgt, durch die die drei Keimblätter (embryonale Gewebeschichten) entstehen,
• besitzen als einzige Organismen sogenannte Hox-Gene, die für die Entwicklung der Körpergestalt verantwortlich sind.

Die Animalia (Tiere) sind eines der vier Reiche der Eukarya. Früher wurden auch heterotrophe Einzeller als Protozoa ins Tierreich eingeordnet, heute rechnet man sie zu verschiedenen Verwandtschaftsgruppen der Protisten.

Archaea (von griech. archae-, archaeo = alt, ursprünglich), Archaebakterien (von griech. bakterion = Stäbchen), Urbakterien, sind die Bezeichnungen für die Vertreter einer Abstammungslinie der Prokaryoten. Heute werden die Vertreter dieser Abstammungslinie einer eigenen Domäne zugeordnet und den Eukarya und Bacteria gegenübergestellt.

Die Bacteria umfassen die Mehrzahl der heute bekannten Prokaryoten. Kennzeichnend ist eine riesige Vielfalt von Ernährungsweisen und Stoffwechselwegen. Sie sind für die Energieflüsse und Stoffkreisläufe in der Biosphäre von besonderem Wert.

Cyanobakterien (auch: Blaualgen) sind Mikroorganismen, die wie Bakterien einen prokaryotischen Zellaufbau (zellkernlos) besitzen, jedoch wie die Chloroplasten eukaryotischer (zellkernhaltiger) Pflanzen eine Fotosynthese durchführen, bei der Sauerstoff entsteht. Sie waren als erste Lebewesen der Erdgeschichte überhaupt in der Lage, Fotosynthese mit Wassermolekülen als Wasserstoffquelle zu betreiben. Damit waren sie für die allmähliche Anreicherung von Sauerstoff in der Erdatmosphäre verantwortlich.
Die taxonomische Zuordnung der Cyanobakterien erfolgte aufgrund morphologischer und physiologischer Merkmale zunächst bei den Algen, molekularbiologische Untersuchungen führten bald darauf zu einer Einordnung bei den Bakterien. Ursächlich hierfür waren der prokaryotische Zellaufbau und die Zusammensetzung der DNA.
Älteste, den Cyanobakterien ähnelnde Fossilien hat man in Stromatolithen (schichtförmig aufgebaute Gesteine aus fossilisierten Einzellern) gefunden, deren Alter auf 3,5 Milliarden Jahre bestimmt werden konnte.
Heute sind Cyanobakterien häufig Besiedler extremer und extremster Lebensräume (Extremophile). Dies hängt mit ihrem besonderen Stoffwechsel (Fotosynthese, Stickstofffixierung) und der Fähigkeit, lange Zeit in trockenen, sehr kalten sowie sehr heißen Lebensräumen zu überleben, zusammen. Als wichtiger Bestandteil des marinen Phytoplanktons (Picophytoplankton), spielen sie beim globalen Stoffkreislauf eine wichtige Rolle, insbesondere wegen ihrer Fähigkeit, Luftstickstoff zu assimilieren.

CHARLES DARWIN (1809-1882) war ein britischer Naturforscher und Begründer der modernen Evolutionstheorie.

Er entwickelte die Idee der natürlichen Selektion, die in einem lang andauernden Prozess zu Veränderungen der Lebensformen führt.

Seine Arbeiten beeinflussten die Biologie und die Geologie maßgeblich und haben auch auf geistesgeschichtlichem Gebiet große Wirkung ausgeübt.

DARWIN wurde am 12. Februar 1809 als fünftes Kind einer reichen englischen Familie geboren. Seinem Vater zuliebe, einem berühmten Arzt, studierte er Medizin. 1827 brach DARWIN das Studium jedoch ab, um auf den ausdrücklichen Wunsch seines Vaters hin, Theologie zu studieren. Damals machte er die Bekanntschaft mit dem Geologen ADAM SEDGWICK und dem Botanikprofessor JOHN HENSLOW.

Diese förderten sein Interesse an biologischen und geologischen Problemen.

Nach dem Abschluss seines Theologiestudiums (1831) konnte DARWIN als unbezahlter Wissenschaftler an einer fünfjährigen Expedition an Bord des Königlichen Forschungs- und Vermessungsschiffs „BEAGLE“ teilnehmen.

Wie sind Zellen mit Zellkern – die Eucyten der Eukaryoten – entstanden? Es ist heute weitgehend anerkannt, dass dies durch die Verschmelzung (= Endosymbiose) verschiedener Prokaryoten geschah. Die schon im 19. Jh. formulierte These, dass Chloroplasten und Mitochondrien ursprünglich prokaryotische Endosymbionten gewesen sind, wurde erst zur anerkannten Theorie, als man in den 1960er und 1970er Jahren den eigenen DNA-Gehalt dieser Zellorganellen nachweisen konnte. Unter Prokaryoten sind Symbiosen besonders weit verbreitet. Dies hängt auch damit zusammen, dass die winzigen Bakterienzellen permanent Gene aufnehmen und abgeben können. Nur so gelingt es ihnen, rasch auf Umweltänderungen zu reagieren – z. B. durch Resistenzbildung gegen Antibiotika.

Auf unserer Erde lebt eine Vielzahl von Organismenarten. Diese rezenten Arten machen jedoch nur einen Bruchteil des Artenreichtums aus, den die jetzt ca. 4,6 Milliarden Jahre währende Erdgeschichte hervorgebracht hat. Die ältesten fossilen Hinweise auf Leben geben hefezellenartige Strukturen, die auf ein Alter von 3,8 Milliarden Jahre datiert wurden.

Die allermeisten Arten sind ausgestorben. Einige davon waren in evolutionäre Sackgassen geraten, ihre Baupläne hatten sich unter den sich ändernden Umweltbedingungen als nicht zukunftsfähig erwiesen. Andere Arten sind zwar verschwunden, haben jedoch ein großes evolutionäres Vermächtnis hinterlassen.

Große Entwicklungsschübe gab es stets nach Massenaussterben, die in den allermeisten Fällen auf globale Klimaveränderungen zurückgeführt werden können. Durch das Massenaussterben gingen die jeweils erreichten Entwicklungsstufen selten gänzlich verloren. Aus vergleichsweise wenigen Arten konnten sich in den frei gewordenen Lebensräumen neue, modernere Formen entwickeln. Insgesamt ergab sich auf diese Weise ein Trend unter den Lebewesen hin zu höher organisierten Formen. Altertümliche Organismen blieben in ihrer Art manchmal erhalten, sofern sich auch ihre ökologische Nischen erhalten hatten.

Zahlreiche Funde belegen die Evolution des Menschen aus nicht menschlichen Vorfahren. Der Mensch gehört im natürlichen System der Organismen mit den Halbaffen (z. B. Maki) und den Echten Affen (Neuwelt- und Altweltaffen) zu den rezenten (heute lebenden) Primaten.

Der Begriff Evolution wird umgangssprachlich recht häufig und vielfältig gebraucht. In diesem allgemeinen Sinne bedeutet Evolution Veränderung bzw. Entwicklung. Galaxien, Gesellschaftssysteme, Sprachen und auch die Wissenschaft evolvieren im Sinne von Veränderungen und Weiterentwicklung. Auch in der Werbung wird z. B. von der Evolution einer neuen Autogeneration gesprochen.

In der Biologie versteht man unter Evolution dagegen die Entstehung und Weiterentwicklung von Arten. Der Evolutionsbegriff bezieht sich auf Populationen (Stammesentwicklung = Phylogenese), nicht aber auf die Individualentwicklung (Ontogenese).

Man kann zunächst Methoden der molekularen Evolutionsforschung unterscheiden, die an Proteinen, und solche, die an Nucleinsäure ansetzen.
Die exaktesten Ergebnisse liefern in beiden Fällen Sequenzierungen. Andere Methoden bedienen sich ausgewählter homologer DNA-Abschnitte verschiedener Organismen. Je nach der Auswahl können dabei phylogenetische oder populationsgenetische Aussagen gemacht werden. Manche Methoden – z. B. der Genetische Fingerabdruck oder die Mikrosatelliten-PCR-Analyse – sind auch geeignet, um Unterschiede zwischen einzelnen Individuen herauszufinden (z. B. für Vaterschaftsnachweise oder in der Kriminalistik)

Während es den modernen Menschen als Art erst seit circa 0,04 Millionen Jahren gibt, lebten Weichtiere nachweislich seit dem Beginn der Erdfrühzeit, also seit 570 Millionen Jahren. Ihre Entwicklung reicht noch weiter zurück.

Zu den Weichtieren gehören unter anderem

• die Schnecken,
• die Muscheln und
• die Kopffüßer, wie zum Beispiel die Ammoniten, Tintenfische und Kraken.

Alle Weichtiere haben einen unsegmentierten Körper und besitzen einen zum Kriechen, Graben oder Schwimmen dienenden Fuß, der sich bei den Kopffüßern in Arme aufteilt.

Viele Weichtiere besitzen zum Schutz und zur Stützung ihres empfindlichen Körpergewebes Schalen oder Gehäuse. In Gestein eingebettet, können diese Hartteile über lange Zeiträume erhalten bleiben. Sie zeigen Merkmalsunterschiede und können so verschiedenen Arten zugeordnet werden. Anhand solcher Fossilien wurden bisher ca. 40 000 Weichtierarten aus früheren Erdzeitaltern unterschieden, wobei die wenigsten der ausgestorbenen Arten durch Fossilienfunde belegt sind. Als Fossilien bezeichnet man Überreste von Lebewesen aus der Vorzeit oder deren Lebensspuren.

Viele Weichtierfossilien beinhalten Informationen über die Lebens- und Ernährungsweise der vorzeitlichen Tiere, sowie über die Umweltbedingungen, die zu früheren Erdzeitaltern geherrscht haben.

Nach dem Tod eines Organismus beginnt normalerweise dessen Zersetzung. Diese erfolgt vor allem bei Anwesenheit von Sauerstoff durch Mikroorganismen, denen die organische Substanz als Nahrung dient. Anorganische Substanz zerfällt zu Mineralstoffen, die von Pflanzen aufgenommen werden. Von dem Organismus bleibt schließlich nichts mehr übrig, was auf seine ehemalige Existenz hinweist. Es besteht somit ein Stoffkreislauf innerhalb der Biosphäre, der belebten Welt. Nur wenn dieser Stoffkreislauf unterbrochen wird, kann ein Organismusrest als Fossil langfristig erhalten bleiben. Die unterschiedlichen Vorgänge, die zum Erhalt eines Organismusrestes beitragen, fasst man mit dem Begriff Fossilisation zusammen. Kennzeichnend für die Fossilisation ist, dass der Organismusrest von der belebten Biosphäre ausgegrenzt und zu einem Bestandteil der Gesteinshülle der Erde geworden ist.