Das lebendige Universum: Komplexes Leben auf vielen Planeten? PDF
Preview Das lebendige Universum: Komplexes Leben auf vielen Planeten?
Dirk Schulze-Makuch · William Bains Das lebendige Universum Komplexes Leben auf vielen Planeten? Das lebendige Universum Dirk Schulze-Makuch · William Bains Das lebendige Universum Komplexes Leben auf vielen Planeten? Dirk Schulze-Makuch William Bains Center for Astronomy and Astrophysics (ZAA) Rufus Scientific Ltd. Technical University Berlin Melbourn, Royston, Großbritannien Berlin, Deutschland Übersetzt von Bernhard Gerl ISBN 978-3-662-58429-3 ISBN 978-3-662-58430-9 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-662-58430-9 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detail- lierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Einbandabbildung: deblik Berlin unter Verwendung eines Motivs von © sdecoret/stock.adobe.com Planung: Lisa Edelhäuser Springer ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer-Verlag GmbH, DE und ist ein Teil von Springer Nature Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany Vorwort Eine der Fragen, die uns seit Langem beschäftigt, ist, ob wir allein im Uni- versum sind. Wir wissen heute, dass der Himmel voller Planeten ist, aber sind das leere, sterile Welten, Welten auf denen es nur einfaches, primiti- ves Leben gibt, oder ist es tatsächlich möglich, dass dort irgendwo Wesen sind, die denken, sprechen, Maschinen bauen und mit denen wir in Kon- takt treten könnten? Die Wissenschaft stellt uns allmählich die Werkzeuge zur Verfügung, mit denen wir diese Fragen beantworten können. In diesem Buch werden wir darüber sprechen, was wir über die Schritte wissen, die vom Ursprung des Lebens auf der Erde zu uns selbst geführt haben, und wir werden dabei eine Methode verwenden, die es uns ermöglicht, die Frage zu beantworten, ob die Menschheit eine galaktische Kuriosität ist, oder ob es sogar sehr wahrscheinlich ist, dass sich in den 10 Mrd. Jahren zwischen der Kondensation der Ozeane auf einer erdähnlichen Planetenoberfläche und ihrer Verdampfung aufgrund der intensiver werdenden Strahlung ihrer Son- nen komplexe, intelligente Wesen entwickeln können, die vielleicht sogar Technologie nutzen. Wahrscheinlich gibt es bei diesem Thema so viele Meinungen wie Wis- senschaftler. In diesem Buch haben wir die Fakten zusammengetragen, die wir für entscheidend halten, und erklären, warum wir es für wahrscheinlich halten, dass komplexes Leben weitverbreitet ist. Wir stellen hier dar, wie wir die evolutionäre Entwicklung vom Ursprung des Lebens zu uns Menschen sehen und was das für das Leben bedeutet, das unserer Meinung nach im Universum existiert. Wir glauben, dass es auf anderen Planeten intelligente Wesen geben muss, die Werkzeuge herstellen, vielleicht sogar auf vielen. Es V VI Vorwort gibt auf der Leiter der Komplexität einige Stufen, bei denen wir zuversicht- licher sind als bei anderen. Auf die unsichereren Stufen werden wir explizit hinweisen, wenn wir auf sie zu sprechen kommen, doch insgesamt halten wir unsere Überlegungen für sehr überzeugend. Wir danken Frances Westall, Charles Cockell und einen anonymen Rezensenten für ihre konstruktiven Hinweise und Louis Irwin für die ergie- bigen Diskussionen, die dieses Buch deutlich besser gemacht haben, und unserem Herausgeber Christian Caron, der uns durch dieses Projekt geführt hat. Wir sind auch unseren Familien sehr dankbar, vor allem unseren Frauen Joanna Schulze-Makuch und Jane Bains, für die wir während des Schreibens an diesem Buch noch weniger Zeit hatten als gewöhnlich. Berlin Dirk Schulze-Makuch Melbourn, Royston, GB William Bains Inhaltsverzeichnis Teil I Die Hypothese vom lebendigen Universum 1 Die Hypothese vom lebendigen Universum und der Werkzeugkasten der Evolution 3 Weiterführende Literatur 13 2 Voraussetzungen für komplexes Leben 15 2.1 Eine sehr kurze Geschichte der Erde und des Lebens 15 2.2 Astronomische Randbedingungen für die Bewohnbarkeit 20 2.3 Wann ist ein Planet bewohnbar? 25 2.4 Anforderungen für komplexes makroskopisches Leben 31 2.5 Wie oft treten die Voraussetzungen für komplexes makroskopisches Leben im Universum auf? 34 Weiterführende Literatur 38 VII VIII Inhaltsverzeichnis Teil II Die wichtigsten Entwicklungssprünge in der Geschichte des Lebens auf der Erde ? 3 Die erste Zelle und das Problem vom Ursprung des Lebens 41 3.1 Erste Versuche, den Beginn des Lebens auf der Erde zu verstehen 41 3.2 Wann ist das Leben auf der Erde entstanden? 42 3.3 Wie entstand das Leben? 43 3.4 Der rätselhafte Weg zum Ursprung des Lebens 45 3.5 In welcher Umgebung ist das Leben entstanden? 49 3.6 Kommt das Leben von anderen Planeten? 56 3.7 Die Suche nach Leben 57 3.8 Leben wir in einem einsamen Universum? 59 Weiterführende Literatur 61 4 Licht als Beute: Die Erfindung der Photosynthese 63 4.1 Die Suche nach Lebensenergie 63 4.2 Welche Energieformen kann das Leben nutzen? 64 4.3 Die Verwendung von Licht 68 4.4 Andere Wege, Licht zu nutzen 73 4.5 Energienutzung 78 Weiterführende Literatur 80 5 Sauerstoff – vom Gift zum Photosystem II 83 5.1 All I Need Is the Air That I Breathe … 83 5.2 Warum sollte man Sauerstoff erzeugen? 84 5.3 Die Große Sauerstoffkatastrophe 85 5.4 Wie stellt man Sauerstoff her? 86 Weiterführende Literatur 90 6 Endosymbiose und die ersten Eukaryoten 93 6.1 Was ist ein Eukaryot? 93 6.2 Der Ursprung der eukaryotischen Zelle 96 6.3 Endosymbiose und der Ursprung der Eukaryoten 98 6.4 Der Ursprung der Mitochondrien 98 6.5 Der Ursprung der Chloroplasten 101 6.6 Der Ursprung des Zellkerns 102 6.7 Endosymbiose ist ein verbreitetes Phänomen 103 Inhaltsverzeichnis IX 6.8 Der nächste Schritt 108 6.9 Eukaryotische Organismen auf anderen Welten? 111 Weiterführende Literatur 111 7 Sex: Eine neue Art, sich zu vermehren 113 7.1 Die Geografie der Gene 113 7.2 Der Generationenwechsel 115 7.3 Warum sollte man also Sex haben? 116 7.4 Enthaltsame Komplexität 120 7.5 Partnersuche 122 7.6 Ist groß sexy? 123 Weiterführende Literatur 124 8 Die ersten Vielzeller 127 8.1 Mehrzelligkeit: Eine neue Strategie des Lebens 127 8.2 Mehrzelligkeit und die verschiedenen Lebensformen 131 8.3 Welchen Weg nahm die Evolution der Mehrzelligkeit? 135 8.4 Mehrzelligkeit auf der Erde und anderen Planeten 139 Weiterführende Literatur 141 9 Der Aufstieg komplexer Tiere und Pflanzen 143 9.1 Die Steigerung von Größe und Komplexität 143 9.2 Die (langsam ablaufende) kambrische Explosion 145 9.3 Wie konstruiert man ein Tier (oder eine Pflanze)? 147 9.4 Die genetische Blaupause von Evo-Devo 150 9.5 Genregulation in Eukaryoten 151 9.6 Sauerstoff und das aktive Tier 154 9.7 Rosten in Richtung tierisches Leben 157 9.8 Kopf, Schultern, Knie und Zehen 158 Weiterführende Literatur 160 10 Intelligenz – ein neues Konzept? 163 10.1 Was ist Intelligenz? 163 10.2 Intelligenz feststellen 164 X Inhaltsverzeichnis 10.3 Intelligenz messen 166 10.4 Kluge Tiere und die Verteilung von Intelligenz 168 10.5 Staatenbildende Insekten – ein anderer Ansatz für Intelligenz? 173 10.6 Das Spiegelspiel 177 10.7 Wann hilft Intelligenz? 180 10.8 Entstehung von Intelligenz 184 Weiterführende Literatur 191 11 Technologisch fortgeschrittene Intelligenz 193 11.1 Was ist eine technologisch fortgeschrittene Intelligenz? 194 11.2 Der Weg des Menschen zur technologisch fortgeschrittenen Intelligenz 195 11.3 Die Macht der Sozialstruktur 197 11.4 Die finalen Schritte zur Technologie 199 11.5 Vorbedingungen für technologische Intelligenz 201 11.6 Warum ist Technologie nur einmal in der Erdgeschichte entstanden? 203 Weiterführende Literatur 209 Teil III Besuch im lebendigen Universum 12 Wie erkennen wir ein lebendiges Universum? 213 12.1 Leben finden 214 12.2 Planetenbesuch 224 12.3 Das Höchstmaß an Komplexität: Die Suche nach außerirdischer Intelligenz 233 12.4 Ein Besuch im lebendigen Universum 234 Weiterführende Literatur 235 13 Der große Filter und das Fermi-Paradoxon 237 Weiterführende Literatur 243 Glossar 245 Sachverzeichnis 267
The list of books you might like
