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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.

Fototrophe Bakterien sind fotosynthetisch aktive Mikroorganismen, die die Lichtenergie als Energiequelle nutzen. Zu ihnen gehören alle prokaryotischen Mikroorganismen wie Cyanobakterien, Anoxyphotobacteria (anoxygene fototrophe Bakterien) und Archaebakterien. Sie sind typische Wasserbakterien in Süß-, Brack- und Salzwasser sowie feuchten Böden und überschwemmten Feldern. Sie können beweglich oder unbeweglich sein und sind stets braun, rötlich (purpur), grün oder gelblich gefärbt. Sie sind gram-negativ. Es lassen sich zwei Gruppen unterscheiden: Purpur-, Grüne und Heliobakterien einerseits und die Cyanobakterien andererseits. Neben den Vertretern der Domäne der Bakterien können auch die Archaebakterien Fotosynthese betreiben.
Die Fotosynthese der Bakterien war in ihrer ursprünglichen Form an die sauerstofffreie Biosphäre angepasst (anaerob). Archaebakterien verwenden darum beispielsweise als Fotosynthesepigment kein Chlorophyll sondern Bakterienrhodopsin zur Lichtabsorption. Typische Pigmente des fototrophen Stoffwechsels sind ansonsten Bakterienchlorophylle und bestimmte Carotinoide. Im engeren Sinne grenzt man Fotosynthesebakterien von Cyanobakterien und Chloroxybakterien ab. Fotosynthesebakterien im engeren Sinne unterscheiden sich u. a. durch Aufbau und Ablauf der chemischen Reaktionen. So besitzen sie z. B. nur das Fotosystem I, Coenzym NAD⁺, Bakterienchlorophylle als Fotosynthesepigmente und können außerdem keinen Sauerstoff herstellen. Während Aufbau und Vorgänge der Cyanobakterien denen der höheren Pflanzen entsprechen (z. B. auch Sauerstoffbildung), nehmen Chloroxybakterien eine Zwischenstellung in der Evolution der Fotosynthese ein.

* 10.09.1941 in New York
† 20.05.2002 in den USA

STEPHEN JAY GOULD (1941–2002) ist einer der bekanntesten Paläontologen des 20. Jahrhunderts. Er lehrte von 1967 bis zu seinem Lebensende 2002 an der Havard University Geologie, Biologie und Geschichte der Naturwissenschaften. Feldforschungen zur Evolution der Landschlangen auf den Bermudas führten ihn zu der Erkenntnis, dass im Evolutionsverlauf Perioden geringer Veränderungen mit kurzen Perioden raschen Wandels abwechseln (punctuated equilibrum). Sein Lebenswerk „The Structure of Evolutionary Theory“ wurde ein paar Monate vor seinem Tode veröffentlicht.
Besonders bekannt wurde GOULD durch seine mehr als 250 Essays für das Magazin Natural History, die zusammengefasst auch als Bücher erschienen sind und hohe Auflagen erreichten.

Dass die Steinzeitmenschen in ihren Höhlen Kunstwerke schufen, ist dem modernen Mensch erst seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts bewusst. So wurde z. B. die im Jahr 1880 entdeckte Höhlenkunst in der spanischen Höhle von Altamira anfangs nicht als Steinzeitkunst anerkannt. Erst nach und nach führten das Entdecken weiterer Fundorte zu einer wissenschaftlichen Akzeptanz. Im Jahre 1940 entdeckten spielende Kinder in der Nähe des Ortes Montignac (Dordogne) einen Zugang zu der Höhle von Lascaux, welche in einer Gesamtausdehnung von über 100 Metern Bilder von zahlreichen Pferden, Rindern, Wisenten, Katzen und Steinböcken enthält. Diese Höhle kann heute zu ihrem eigenen Schutz nicht mehr besichtigt werden. Stattdessen werden die Besucher in eine originalgetreue Kopie der Höhle geführt.

Die Höhlenkunst ist das älteste Zeugnis des Menschen für die Verwendung von Pigmenten und Bindemitteln. Sie entstand in der Steinzeit mit dem Ausgang der Eiszeit, einer Klimaperiode, in der weite Teile Europas noch mit Gletschern überzogen waren. Der Eingang der Grotte Cosquer in Südfrankreich liegt heute unter dem Meeresspiegel. Dies beweist, dass mit der Erwärmung des Klimas viel Eis abgeschmolzen ist und der Meeresspiegel anstieg.

Ähnlichkeiten aus der vergleichenden Biologie in der Gestalt (Morphologie), dem inneren Bau (Anatomie), im Stoffwechsel (Biochemie) oder im Erbgut (Genetik) werden als Belege für die Verwandtschaft und die Evolution der Organismen herangezogen. Doch in der Biologie werden zwei Formen der Ähnlichkeit unterschieden: Homologie und Analogie.

Die Insekten sind in die drei Körperabschnitte Kopf, Brust und Hinterleib gegliedert. Sie besitzen am Kopf 1 Paar Fühler, 1 Paar leistungsfähige Augen und Mundwerkzeuge. An der Brust befinden sich 3 Paar gegliederte Beine sowie meist 2 Paar Flügel. Im Hinterleib liegen die inneren Organe.

Insekten atmen durch Tracheen. Sie besitzen ein offenes Blutgefäßsystem und ein Strickleiternervensystem.

Ein Teil der großen Tiergruppe Insekten wird nach der Anzahl und der Ausbildung der Flügel in die Insektenordnungen Käfer, Schmetterlinge, Zweiflügler und Hautflügler unterteilt.

Unter der Vielfalt der Insekten gibt es für den Menschen schädliche und nützliche Insekten.

Die erdgeschichtliche Periode, die etwa vor 355 Millionen Jahren begann und vor 290 Millionen Jahren endete, ist durch reichhaltige Kohlevorkommen gekennzeichnet. Aus diesem Grund gab man ihr den Namen Karbon. Die Kohle wird heute dort abgebaut, wo sich zu Zeiten des Karbons Feuchtgebiete mit einer dichten Vegetation befanden. Besondere klimatische und geografische Gegebenheiten hatten die Ausbreitung der Pflanzen begünstigt, welche schon seit dem Silur damit begonnen hatten, das Festland zu erobern.
Auch unter den Tieren entwickelten sich im Karbon zunehmend Formen, die an das Leben auf dem Festland angepasst waren. Während die Amphibien den Übergang vom Wasser- zum Landleben in besonderer Weise dokumentieren, waren die ersten Reptilien schon ausgesprochene Landbewohner. Mit der Entwicklung von Flügeln bekamen die Insekten die Beweglichkeit und Unabhängigkeit, die sie bis heute zur erfolgreichsten Gruppe unter den Tieren werden ließ.
Die Entwicklung der Meerestiere im Karbon ist vor dem Hintergrund eines Massenaussterbens zum Ausklang des vorangegangenen Devons zu sehen. Danach folgte eine schnell verlaufende Evolution, die viele neuen Arten hervorbrachte.

* 19.02.1473 Thorn (Torun)
† 24.05.1543 Frauenburg (Frombork)

Er war einer der bedeutendsten Astronomen des Mittelalters und leitete mit der Ausarbeitung des heliozentrischen Weltbildes eine der größten Revolutionen in der Geschichte der Astronomie ein. KOPERNIKUS ging davon aus, dass sich nicht die Erde, sondern die Sonne im Zentrum unseres Planetensystems befindet. Das bedeutete eine völlig neue Vorstellung über den Aufbau unseres Planetensystems. Oft spricht man in diesem Zusammenhang von der „kopernikanischen Wende“.

In enger Verbindung mit der biologischen Evolution verlief die kulturelle Evolution des Menschen anfangs äußerst langsam, seit etwa 80 000 Jahren jedoch sehr beschleunigt. Dabei handelt es sich um die Herausbildung von Traditionen und deren Weitergabe von Generation zu Generation.

Biologische und kulturelle Evolution sollten als Einheit gesehen werden, da die Leistungen des Menschen nur aufgrund seiner genetischen Ausstattung möglich sind.

* 07.03.1930 Oakland (Kalifornien, USA)
† 20.05.2007 in National City (Kalifornien, USA)

MILLER ist amerikanischer Biochemiker und arbeitete als Professor in San Diego, Kalifornien. Er hat sich mit der chemischen Evolution und der Thermodynamik auseinandergesetzt und lieferte 1953 in seinem berühmten MILLER-Experiment den Nachweis der Entstehungsmöglichkeit von organischen Substanzen in der Frühzeit der Erde. Dies gelang ihm, indem er ein Gemisch aus Wasser, Wasserstoff, Methan und Ammoniak über einen Zeitraum von etwa einer Woche elektrischen Entladungen aussetzte und auf diese Weise die Uratmosphäre bzw. den Urozean auf der Erde simulierte.