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Enzyme (Fach) / Entstehung des Lebens (1) (Lektion)
- Entstehung der Erde und Atmosphäre - Bildung in 10-100 Mya durch Kondensation solarer Nebel und Planetesimale - keine primäre Atmosphäre oder verloren (Edelgase) - sek. Atmosphäre besteht aus flüchtigen Substanzen aus der Erdmasse, entstanden durch Ausgasen. - nach Abkühlung des Erdmantels abregnen von Wasser - frühe Atm: CO2, CO und N2, 10 bar und 85°C
- Stromatolithe - Anzeiger ersten mikrobiellen Lebens - Stromatolithe: biogene Sedimentgesteine, entstanden durch Eifnangen und binden von Sedimentpartikeln oder Fällung gelöster Stoffe in Folge mikrobiellen Wachstums. - erste Anzeichen bakteriellen Lebens - wahrscheinlich von anoxygenen, phototrophen Bakterien bewohnt.
- Entstehung des ersten Lebens - 1 - leicht reduzierende Atmosphäre vor 3,5 Gya, konstantes H2 und wenig O2 - wahrscheinlich keine Entstehung in der freien Atmosphäre - faint young sun paradox: schwache Sonne, eig. mehr CO2 nötig - Oberfläche hatte ungünstige Bedingungen: UV, Meteoriten, Temperaturschwankungen - Miller-Urey-Exp.: Entstehung von Zucker und Aminosäuren mittels chem. Evolution unter den Bedingungen der Uratmosphäre möglich. Kritik: H2 flüchtig, Methan und Ammoniak werden unter Licht oxidiert - org. Stoffe im Ozean zu sehr verdünnt -> Mikroumgebungen
- Entstehung des Lebens - 2 - Hydrothermalquellen: stabile Bedingungen und Energieversorgung über reduzierte Stoffe: H2 und H2S - Ausfällung von Silikaten, Carbonasten und Magnesium - Mikrostrukturen mit gelartigen, adsorptiven Oberflächen, semipermeablen Einschlüssen und Poren - Bildung von Kohlenwasserstoffen und Fettsäuren über Serpentinisierung. Weitere Reaktion mit z.B. Nickel führte zu Bildung von Zuckern, AS. - erstes Leben auf Basis von Ribozymen, ergänzt durch DNA und Proteine -> dreigliederiges System. - Phospholipidmembran ermöglichte Leben außerhalb der Mikrostrukturen
- Oxidation der Atmosphäre - zunächst Oxidation von Oberflächenwasser und Atmosphäre.(Phase 2). Gekennzeichnet durch Entstehung gebänderter Eisenformationen vor ca. 2 Gya. - O2 ist erste Konsequenz der Entstehung von Leben - vor 2-1,85 Gya wurde alles Fe2 zu Fe3 oxidiert, erst danach stieg die O2-Konzentration.
- Phylogenetische Systematik - ermöglichkt Darstellung der Verwandtschaftsbeziehungen zw. den Organismen - nutzt gemeinsame Merkmale, z.b. 16S-RNA - erster Stammbaum: Haeckel (1834-1919). Stammbäume heute überholt, weil sie eine deterministische Sicht zeigen. - Kladogramme: Länge der Äste kann Unterschiede im Merkmal zeigen - 3 Domänen: Woese (1928-2012), Archeae als 3. Domäne. - Erstellung des universellen phylogenetischen Stammbaums mittels vergleichender SSU-rRNA-Gen-Sequenzanalyse
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