Unser Kosmos
Eine Reise durch das Weltall
Eine Stimme in der kosmischen Fuge
Schon immer habe ich über außerirdisches Leben nachgedacht.
Ob es auf diesen zahllosen Planeten, die andere Sonnen umkreisen...
... ebenfalls Leben gibt?
Sehen uns die Wesen anderer Welten ähnlich...
... oder sehen sie völlig anders aus?
Woraus bestehen sie?
In Hinsicht auf unsere riesige Milchstraße...
... wie verbreitet ist, was wir Leben nennen?
Die Erforschung des Lebens hier...
... und die Suche nach Leben woanders...
... sind beides Lösungswege zur Frage:
Wer sind wir?
Alles Lebendige besteht aus organischen Molekülen...
... komplexen mikroskopischen Strukturen...
... in denen das Kohlenstoffatom eine Schlüsselrolle spielt.
Im großen Dunkel zwischen den Sternen...
... finden sich Wolken aus organischer Materie:
... Gas und Staub.
In solchen Wolken...
... entstehen neue Welten
Wahrscheinlich sind ihre Oberflächen von organischen Molekülen bedeckt.
Wahrscheinlich sind die Moleküle kein Produkt von Leben...
... sondern eher Bausteine für Leben.
In geeigneten Welten könnten sie Leben hervorbringen.
Lebensbausteine sind im Kosmos überall zu finden...
... und sind das Resultat der gleichen chemischen Prozesse.
Mit genug Zeit ist vielleicht...
... die Entwicklung von Leben in gemäßigten Welten unvermeidlich.
Auf einigen Planeten mag nie Leben entstehen.
Auf anderen mag es entstehen und wieder aussterben...
... oder nie über die einfachsten Formen hinausgelangen.
Und auf einem kleineren Teil von Welten...
... mögen sich intelligentere Wesen und Zivilisationen...
... als auf unserer Erde herausbilden.
Alles Leben auf Erden ist eng miteinander verwandt.
Wir haben eine gemeinsame organische Chemie und Entwicklungsgeschichte.
Unsere Biologen haben einen recht begrenzten Horizont...
... weil sie nur eine einzige Art Biologie studieren.
Ein vereinzeltes Motiv in der Musik des Lebens.
Ist dies die einzige Stimme im Umkreis von 1.000-en von Lichtjahren...
... oder gibt es eine kosmische Fuge mit 1 Mrd. Verschiedener Stimmen...
... die die Lebensmusik der Galaxis anstimmen?
In dieser blauen Welt sind wir aufgewachsen.
Einst gab es eine Zeit ohne Leben.
Heute jedoch quillt unsere Welt von Leben über.
Wie ist es dazu gekommen?
Wie konnten organische Moleküle entstehen?
Wie hat das Leben Lebewesen entwickelt...
... so vielschichtig und hoch entwickelt wie wir...
... und imstande, das Geheimnis ihrer Herkunft zu erforschen?
Hier möchte ich eine Geschichte über eine kleine Phrase in der...
... Musik des Lebens auf der Erde einflechten.
In der Geschichte der Menschheit...
... und zwar im 12. Jh...
... wurde Japan von einem Samuraiclan, den Heike, beherrscht.
Der nominelle Führer der Heike war derjapanische Kaiser...
... ein 7-jähriger Junge namens Antoku.
Seine Großmutter, die Dame Nii, war sein Vormund.
Die Heike lagen in einem langen und blutigen Krieg...
... mit einem anderen Samuraiclan, den Genji.
Beide machten Anrechte...
... auf den Kaiserthron geltend.
Die Entscheidungsschlacht fand bei Danno-ura...
... am 24. April am Japanischen Meer statt.
Es war das Jahr 1185.
Die zahlenmäßig unterlegenen Heike wurden überlistet.
Die Schlacht war verloren...
... und die überlebenden Heike warfen sich ins Meer und ertranken.
Die Dame Nii, die Großmutter des Kaisers...
... beschloss, sich und Antoku nicht gefangen nehmen zu lassen.
Was folgte, steht in der Heike-Monogatari geschrieben:
"Derjunge Kaiser fragte die Dame Nii: 'Wohin willst du mich führen? '
Mit tränenüberströmtem Gesicht wandte sie sich dem jungen Herrscher zu...
... und tröstete ihn.
Blind vor Tränen...
... legte das kaiserliche Kind seine schönen kleinen Hände zusammen.
Er wandte sich erst nach Osten...
... um dem Gott Ise Lebewohl zu sagen...
... und dann nach Westen...
... um ein Gebet an den Amida Buddha zu sprechen.
Die Dame Nii...
... nahm ihn fest in die Arme, und mit den Worten:
'Ln den Tiefen des Meeres ist unsere Hauptstadt'...
... versank sie mit ihm in den Wellen."
Die Vernichtung der Heike-Kriegsflotte bei Danno-ura...
... beendete die 30-jährige Herrschaft des Clans.
Die Heike verschwanden fast völlig aus der Geschichte
Lediglich 43 Heikefrauen überlebten.
Diese ehemaligen Hofdamen...
... waren gezwungen, Blumen und ihre Gunst...
... an die Fischer der Gegend zu verkaufen.
Die Frauen und ihre Nachkommenschaft mit den Fischern...
... führten zur Erinnerung an die Schlacht ein Fest ein.
Bis in die Gegenwart findet jedes Jahr am 24. April...
... eine Prozession zum Akama-Schrein statt...
... der das Mausoleum...
... des ertrunkenen Kaisers beherbergt.
Hier werden die Ereignisse um die Schlacht...
... das Leben und der Tod der Heike als Schauspiel dargestellt.
Diese Geschichte hat allerdings ein seltsames Nachwort:
Den Fischern zufolge...
... wandern die Heikesamurai noch heute über den Meeresboden...
... als Krabben.
Es finden sich hier Krabben mit einer sonderbaren Zeichnung auf dem Rücken.
Ein Muster, das einem menschlichen Gesicht ähnelt...
... mit dem finsteren Gesichtsausdruck eines Samurai...
... des mittelalterlichen Japan.
Werden diese Krabben gefangen, werden sie nicht gegessen.
Sie werden ins Meer zurückgeworfen...
... zur Erinnerung an die Ereignisse...
... der Schlacht von Danno-ura.
Diese Legende wirft ein spannendes Problem auf:
Wie gelangt das Gesicht eines Kriegers...
...als Muster in den Rückenpanzer einer Krabbe?
Das müssen doch Menschen gemacht haben!
Aber wie?
Wie auch andere Merkmale, sind die Muster...
...auf dem Rückenpanzer dieser Krabbe vererbt.
Doch haben Krabben, wie auch Menschen, verschiedene Abstammungslinien.
Angenommen, durch reinen Zufall...
...hätte sich unter den Vorfahren dieser Krabbe...
...eine befunden, deren Muster entfernt einem menschlichen Gesicht ähnelte.
Bereits lange vor der Schlacht hätten die Fischer gezögert...
...solch eine Krabbe zu essen.
Sie warfen sie ins Wasser zurück...
...und setzten damit einen Auswahlprozess in Gang.
Eine Krabbe mit gewöhnlichem Rückenpanzer...
...wird von den Menschen gegessen.
Wenn du aber annähernd wie ein Gesicht aussiehst...
...werfen sie dich zurück, und du hast jede Menge Krabbenbabys...
...die genau wie du aussehen.
Im Laufe vieler Generationen...
...sowohl von Krabben als auch Fischern...
...haben Krabben, deren Muster an Gesichter erinnern...
...vorzugsweise überlebt.
Am Ende war es nicht einfach ein menschliches Gesicht...
...nicht bloß ein japanisches Gesicht...
...sondern ein Samuraigesicht.
Mit den Bedürfnissen der Krabbe selbst hatte das nichts zu tun.
Die Auslese oder Zuchtwahl erfolgte von außen.
Je mehr eine Krabbe dem Samurai glich, desto höher ihre Überlebenschancen.
Schließlich gab es eine ganze Menge dieser Samuraikrabben.
Dieser Vorgang wird als künstliche Selektion bezeichnet.
Im Fall der Heikekrabbe war sie das...
...mehr oder weniger unbewusste Werk der Fischer...
...ohne Zutun seitens der Krabben.
Bereits vor Jahrtausenden haben die Menschen...
...bewusst die Wahl getroffen...
...welche Pflanzen und Tiere überleben.
Wir sind von Zuchtvieh, Haustieren...
... Obst und Gemüse umgeben.
Wo kommen sie her? Haben sie einst frei in der Wildnis gelebt...
... und wurden dann ins bequemere Bauernhofleben verpflanzt?
Nein.
Die meisten von ihnen sind unser Werk.
Das Wesen der künstlichen Auslese ist bei einem Pferd oder einer Kuh...
... einem Reiskorn oder einer Heikekrabbe Folgendes:
Viele Merkmale sind vererbt, d.h. Rein weitergegeben.
Menschen fördern die Fortpflanzung bestimmter Arten...
...und unterbinden die von anderen.
Die geförderte Art breitet sich zahlenmäßig aus.
Die Zahl der unterbundenen wird geringer und stirbt aus.
Wenn nun die künstliche Auslese solche Veränderungen...
...in ein paar Jahrtausenden schaffte...
...was musste dann natürliche Auslese...
...in Milliarden von Jahren bewirken?
Die Antwort ist:
All die Schönheit und Vielfalt der belebten Welt.
Dass das Leben sich über die Weltzeitalter geändert hat...
...geht aus unseren Veränderungen an Pflanzen und Tieren...
...sowie aus versteinerten Hinweisen hervor.
Fossilfunde beweisen eindeutig...
...dass einst zahlreich vertretene Wesen...
...jetzt ausgestorben sind.
Es sind weit mehr Arten ausgestorben als heute leben.
Sie sind gewissermaßen die beendeten Experimente der Evolution.
Diese Trilobiten hier, sind vor 600 Mio. Jahren aufgetreten.
Es gab sie 300 Mio. Jahre lang.
Jetzt sind sie verschwunden. Alle.
In altem Gestein gibt es keine Fossilien von Menschen oder Vieh.
Uns gibt es erst seit kurzem.
Die Evolution ist Tatsache, keine Theorie.
Sie fand wirklich statt.
Dass sich die Evolution der natürlichen Auslese bedient...
... entdeckten Charles Darwin und Alfred Russel Wallace.
Und so läuft es ab:
Die Natur ist sehr produktiv.
Sie bringt weit mehr Wesen hervor, als überleben können.
Die schlechter angepassten Varianten...
...überleben nicht, oder haben weniger Nachkommen.
Mutationen, also plötzliche Veränderungen des Erbgutes...
...vererben sich rein weiter.
Die Umwelt begünstigt Mutationen mit größerer Lebensfähigkeit.
So geht eine Lebensform durch eine Reihe langsamer Umwandlungen...
...in eine neue Art über.
Viele Leute reagierten mit Entrüstung...
...auf Lehren von Evolution und Selektion.
Unser Ahnen sahen in...
... der Schönheit der irdischen Lebensformen...
... den Beweis für die Existenz eines großen Bauplaners.
Der einfachste Einzeller ist ein weit komplizierterer Mechanismus...
... als die beste Taschenuhr.
Und doch setzen sich Taschenuhren nicht spontan selbst zusammen...
...oder entwickeln sich allmählich...
...aus Großvaters Uhr.
Eine Uhr setzt einen Uhrmacher voraus.
Wieso sollten sich Atome spontan zusammenfinden...
...und etwas erschaffen wie...
Eine Pusteblume?
Die Vorstellung von einem Schöpfer...
...der Welt ist natürlich und zutiefst menschlich.
Wie Darwin und Wallace zeigten...
...gibt's daneben einen anderen Weg...
...nicht minder menschlich, aber weit zwingender.
Die natürliche Auslese, die die Musik des Lebens im Laufe der Zeit...
... mehr und mehr verschönert.
Um den Zeitablauf zu erfassen...
... haben wir ihn in ein einziges kosmisches Jahr kondensiert...
... beginnend mit dem Urknall am 1. Januar.
Jeder Monat repräsentiert etwas über 1 Mrd. Jahre.
Erst als 2/3 des Jahres vorbei waren, entstand die Erde.
Unser Wissen über das Leben gewannen wir erst kürzlich...
... in den letzten paar Sekunden des 31. Dezember...
... dem kleinen weißen Fleck unten rechts im kosmischen Kalender.
Die Vorgänge auf der Erde mögen insgesamt typisch...
... für die Evolution des Lebens auf vielen Welten sein.
In Einzelheiten jedoch...
... mag die Geschichte des Lebens auf der Erde...
... wohl als einzigartig in der Milchstraße dastehen.
Die Geheimnisse der Evolution heißen: Zeit und Tod.
Zeit für die langsame Ansammlung günstiger Mutationen...
... und Tod, um Platz für neue Arten zu schaffen.
Leben auf der Erde begann im September des kosmischen Kalenders...
... als unsere Welt noch voller Krater von ihrer gewaltsamen Entstehung war.
Sie hat vielleicht etwas dem Mond geähnelt.
Die Erde ist etwa 41/2 Mrd. Jahre alt.
Nach dem kosmischen Kalender...
...hat sie sich aus interstellaren Gasen und Staub...
...um den 14. September verdichtet.
Von fossilen Funden wissen wir, dass bald darauf Leben entstand...
...etwa um den 25. September...
...wahrscheinlich in den Tümpeln und Meeren der Urerde.
Diese ersten Lebewesen waren nicht so komplex wie ein Einzeller...
...der schon eine recht hoch entwickelte Lebensform ist.
Nein, diese ersten Ansätze von Leben waren weit bescheidener...
...auf molekularer Ebene.
In jener fernen Zeit spalteten Blitze und ultraviolettes Sonnenlicht...
...die wasserstoffreichen Moleküle der Uratmosphäre.
Die Bruchstücke der Moleküle schlossen sich spontan...
...zu immer verwickelter gebauten Molekülen zusammen.
Diese frühen chemischen Verbindungen lösten sich in den Ozeanen auf...
...und bildeten eine organische "Ursuppe"...
...die zusehends komplexer wurde.
Eines Tages trat zufällig...
...ein Molekül auf, das imstande war, grobe Kopien von sich herzustellen...
...indem es die anderen molekularen Bausteine in der Suppe zu Hilfe nahm.
Dies war der Vorläufer der DNS...
...des Schlüsselmoleküls allen irdischen Lebens.
Es ist aus 4 Sprossen aufgebaut, den Nukleotiden...
...den 4 Buchstaben des genetischen Codes...
...der Erbinformation.
Die Nukleotidesprossen der spiralförmigen DNS-Leiter...
...haben in diesem Modell verschiedene Farben.
Jede Lebensform hat andere Instruktionen.
Deshalb sind Organismen verschiedenartig.
Eine Mutation ist eine Veränderung in einem dieser Nukleotide...
...ein Schreibfehler in den Anweisungen.
Die meisten Mutationen sind durch ihren Zufallscharakter nutzlos...
...oder gar schädlich.
Aber einige wenige sind...
...besser als die ursprünglichen Codes und halten die Evolution in Gang.
Die DNS ist nur 1 Milliardstel so groß...
...wie wir es hier sehen.
Was hier wie ein Stück Obst aussieht, ist ein Atom.
Ohne wissenschaftliche Hilfsmittel...
...bliebe der Mechanismus des Lebens für uns unsichtbar.
Vor 4 Mrd. Jahren...
... wetteiferten die Vorläufer der DNS um molekulare Bausteine...
... und hinterließen grobe Kopien ihrer selbst.
Raubtiere gab es noch nicht; Bausteine des Lebens gab es überall.
Die mit Meeren und Tümpeln gefüllten Krater...
... waren ein Garten Eden dieser Moleküle.
Mit Reproduktion, Mutation und selektiver Ausschaltung...
... hatte die Evolution auf molekularer Ebene begonnen.
Varianten mit spezialisierten Funktionen schlossen sich...
... zum ersten Molekülkollektiv zusammen: Die erste Zelle.
Am Ende verzehrt die Ursuppe sich selbst.
Aber bis dahin gab es Pflanzen, die Sonnenlicht nutzten...
... um ihre eigenen Bausteine herzustellen.
Einzellige Pflanzen schlossen sich zu...
... ersten vielzelligen Organismen zusammen.
Ebenso wichtig war eine andere Erfindung im frühen November:
Die Sexualität. Mikroben waren quasi darüber gestolpert.
Um den 1. Dezember hatten Grünpflanzen in großen Mengen...
... Sauerstoff und Stickstoff in die Atmosphäre entlassen.
Der Himmel ist eine Schöpfung des Lebens.
Plötzlich, um den 15. Dezember herum...
... gab es eine enorme Ausbreitung neuer Lebensformen...
... ein Ereignis, das "Kambrische Explosion" genannt wird.
Fossilien beweisen, dass Leben kurz nach der Entstehung der Erde begann.
Infolgedessen könnte das Leben einem unvermeidlichen...
...Prozess entstammen, der sich auf unzähligen erdähnlichen Planeten...
...überall im Kosmos vollzieht.
Doch 3 Mrd. Jahre lang war es auf der Erde nicht weiter gelangt als...
...zu blaugrünen Algen.
Vielleicht entwickeln sich komplexe Lebensformen schwerer...
...schwerer als das Leben selbst.
In diesem Fall, sind die Planeten der Galaxis...
...vielleicht voller Mikroorganismen...
...während große Tiere, Gemüse und denkende Wesen...
...eher selten sein mögen.
Am 18. Dezember gab es Riesenscharen von Trilobiten...
... die auf dem Meeresboden jagten.
Tintenfisch-artige Wesen mit vielfarbigen Schalen...
... gab es überall.
Wir wissen genug, um weitere Details einzuzeichnen.
Am 19. Dezember tauchten erste Fische und Wirbeltiere auf.
Pflanzen begannen das Land am 20. Dezember zu erobern.
Am 22. Dezember flatterten die ersten Fluginsekten vorüber.
Ebenfalls an diesem Tag kamen die Lurche...
... Kreaturen, die an Lungenfische erinnern...
... und sowohl im Wasser als auch an Land leben können.
Unsere direkten Vorfahren verließen die Meere.
Die ersten Bäume und Reptilien kamen am 23. Dezember:
2 erstaunliche Schritte der Evolution.
Wir sind die Nachfahren solcher Reptilien.
Die Dinosaurier erschienen am Heiligabend.
Es gab viele verschiedene Arten.
Einst war die Erde ihr Reich.
Viele standen aufrecht und besaßen eine gewisse Intelligenz.
Rieseneidechsen trampelten durch schwüle Urwälder.
Unbemerkt von den Sauriern machte ein neues Lebewesen...
... dessen Junge bei Geburt völlig hilflos waren...
... seinen schüchternen Auftritt:
Die ersten Säugetiere erschienen am 26. Dezember...
... und die ersten Vögel am folgenden Tag.
Noch immer dominierten die Saurier den Planeten.
Dann, ganz plötzlich, ohne Vorwarnung und überall gleichzeitig...
... starben die Dinosaurier aus.
Die Ursache ist unbekannt, aber die Folgerung ist eindeutig:
160 Mio. Jahre auf einem Planeten sind keine Garantie fürs Überleben.
Die Saurier gingen zur selben Zeit zu Grunde als die erste Blume erschien.
Am 30. Dezember entstanden die ersten Wesen...
...die schon gewisse menschliche Züge hatten...
...und ein viel größeres Gehirn besaßen.
Schließlich, am Abend des letzten Tages des letzten Monats...
...vor nur 1 paar Mio. Jahren...
...nahmen die 1. echten Menschen ihren Platz im kosmischen Kalender ein.
Unsere aufgezeichnete Geschichte...
... umfasst bloß die letzten 10 Sekunden des kosmischen Jahres.
Wir wollen nun näher betrachten, wer unsere Vorfahren waren.
Ein simpler Umstand führte zu einem großes Ereignis...
... in der Geschichte unseres Planeten.
In der Ursuppe gab es zahlreiche Moleküle.
Manche waren dem Wasser z.T. Zugeneigt und z.T. Abgeneigt.
Das brachte sie zusammen und veranlasste sie...
... eine winzige kugelförmige Außenhülle zu bilden...
... wie etwa eine Seifenblase, die das Innere schützte.
In dieser Blase siedelten sich die Vorläufer der DNS an...
... und es entstand die erste Zelle.
Winzige Pflanzen haben 100-e Mio. Jahre für ihre Entwicklung gebraucht...
... und dabei Sauerstoff abgegeben.
Aber dieser Zweig führte nicht zu uns.
Es dauerte über 1 Mrd. Jahre, bis es Sauerstoff-atmende Bakterien gab.
Aus einem Zellkern entstand eine Zelle mit einem Zellkern.
Manche dieser Amöben-artigen Formen führten am Ende zu Pflanzen.
Andere produzierten Kolonien...
... wo Innen- und Außenzellen verschiedene Aufgaben hatten.
Es entstand...
... ein Polyp. Am Meeresboden verankert...
... filterte er Nahrung aus dem Wasser...
... und entwickelte kleine Saugnäpfe...
... um Nahrung in einen primitiven Mund zu befördern.
Unser bescheidener Vorfahre führte...
... zu gepanzerten Wirbeltieren mit inneren Organen...
... wie zu auch unserem Cousin, dem Seestern.
Aber wir stammen nicht vom Seestern ab.
Vor etwa 550 Mio. Jahren...
... entwickelten sich Nahrungsfilter zu Kiemen...
... die die Nahrungsbestandteile besser ausfilterten.
Ein Entwicklungszweig führte zu Würmern.
Ein anderer brachte ein Wesen, das als Larve frei umherschwamm...
... sich aber danach fest am Meeresboden verankerte.
Aus manchen wurden lebende Röhren.
Andere behielten ihre Larvenform durchs ganze Leben...
... schwammen frei herum, und hatten ein Art Wirbelsäule.
Unsere Vorfahren waren...
... vor 500 Mio. Jahren also kieferlose, Nahrung filternde Fische...
... ein wenig wie Lampreten.
Allmählich entwickelten diese winzigen Fische...
... Augen und Kiefer.
Damit begannen die Fische einander zu fressen.
Wer schnell schwamm, überlebte.
Wer Kiefer zum Essen hatte, konnte seine Kiemen zum Atmen benutzen.
So entstand der moderne Fisch.
Während des Sommers trockneten Sümpfe und Seen aus.
Manche Fische entwickelten eine Art Lunge.
Lhre Gehirne wurden größer.
Wenn der Regen ausblieb, half es, sich fortbewegen zu können...
... etwa zum nächsten Sumpf.
Das war eine bedeutende Anpassung.
Es entstanden die ersten Amphibien, aber noch mit Schwanzflosse.
Amphibien legten ihre Eier ins Wasser, wo sie oft gefressen wurden.
Doch dann kam eine großartige Erfindung:
Das hartschalige Ei, an Land gelegt, wo es bisher keine Räuber gab.
Aus diesen Tagen stammen die Reptilien und Schildkröten.
Viele an Land geschlüpften Reptilien kehrten nie ins Wasser zurück.
Aus manchen wurden Dinosaurier.
Ein Zweig der Saurier erhielt Federn, für kurze Flüge.
Die einzigen lebenden Nachfahren der Saurier sind heute die Vögel.
Die Riesensaurier entstammten einem anderen Zweig.
Unter ihnen gab es die größten Fleischfresser der Erde.
Auf geheimnisvolle Weise sind sie vor 65 Mio. Jahren ausgestorben.
Inzwischen entwickelten sich die Vorläufer der Saurier...
... auch in eine andere Richtung.
Kleine herumeilende Wesen...
... deren Junge im Mutterleib wuchsen.
Nach dem Aussterben der Dinosaurier entwickelten sich viele Arten.
Die Neugeborenen waren sehr unreif.
Bei den Beuteltieren, wie dem Wombat...
... und den Säugetieren mussten die Jungen erst lernen, zu überleben.
Das Gehirn wuchs noch weiter.
Der Urahn aller Säugetiere war etwas wie ein Spitzmaus.
Eine Linie begab sich in die Bäume, und entwickelte Handfertigkeit...
... räumliches Sehen, größere Gehirne...
... und Wissbegierde über ihre Umwelt.
Manche wurden Paviane, aber das ist nicht unsere Linie.
Affen und Menschen haben einen gemeinsamen Vorfahren.
Jeder Knochen und Muskel, jedes Molekül - identisch.
Es gibt kaum wesent/iche Unterschiede zwischen Affen und Menschen.
Anders als die Schimpansen, gingen unsere Ahnen aufrecht...
... was ihre Hände frei machte, um zu erkunden und reparieren.
Wir wurden klüger, begannen zu sprechen.
Viele Seitenlinien der Menschheit...
... sind in den letzten Mio. Jahren ausgestorben.
Die Überlebenden sind wir, mit unserem Gehirn und unseren Händen.
Es verläuft eine direkte Linie von jenen ersten Zellen bis zu uns.
Wir wollen das noch mal betrachten...
... und 4 Mrd. Jahre menschlicher Evolution in 40 Sekunden kondensieren.
Solche Vorgänge laufen bei Molekülen ab...
... wenn 4 Mrd. Jahre Evolution zur Verfügung stehen.
Manchmal stellen wir die Evolution als andauernde Weiterverzweigung...
... eines Urstammes dar...
... wobei jeder Ast durch natürliche Auslese gestutzt wird.
Alle heute existierenden Pflanzen und Tiere...
... haben eine Geschichte, so alt und farbenfroh wie die unsrige.
Wir Menschen stehen auf einem Ast.
Nun können wir die Zukunft eines jeden Zweiges...
... an diesem 4 Mrd. Jahre alten Baum beeinflussen.
Wie schön Bäume doch sind!
Die Menschheit ist in und unter ihnen herangewachsen.
Wir fühlen uns zu ihnen besonders hingezogen.
Bäume fangen das Sonnenlicht...
...für die Fotosynthese ein.
Im Kampf ums Dasein stellen sie einander in den Schatten.
Die beiden Bäume dort...
...wie sie zum Sonnenlicht schieben und drängen...
...und doch mit Anmut und erstaunlicher Langsamkeit.
Bei allem Reichtum an Pflanzen auf der Erde...
... besteht die Gefahr, sie als bedeutungslos abzutun...
... und ihr feines und wirkungsvolles Design zu übersehen.
Sie sind schöne große, von Sonnenlicht angetriebene Maschinen...
... die dem Boden Wasser und der Luft Kohlendioxid entnehmen...
... und in Nahrung für sich und uns umwandeln.
Dies ist ein Museum der Pflanzenwelt.
Die Botanischen Gärten von Kew in London.
Jede Pflanze nutzt die von ihr erzeugten Kohlehydrate...
... als Energiequelle für ihre Lebensvorgänge.
Wir sind letztendlich Schmarotzer auf Kosten der Pflanzen...
... und stehlen die Kohlehydrate, um unser Leben zu fristen.
Wir essen die Pflanzen und Früchte...
... und verbinden die Kohlehydrate mit Sauerstoff...
... der in unserem Blut gelöst ist.
So gewinnen wir unsere erforderliche Betriebsenergie.
Dabei atmen wir Kohlendioxid aus...
... das die Pflanzen wiederum in Kohlehydrate umwandeln.
Wie wunderbar diese Vorgänge ineinander greifen!
Pflanzen und Tieren nutzen die gegenseitigen Abgase...
... und der Kreislauf wird von jeder Menge Sonnenenergie in Gang gehalten.
Doch würde es auch ohne Tiere Kohlendioxid in der Luft geben.
Wir benötigen die Pflanzen mehr als sie uns.
Es gibt Familienähnlichkeiten zwischen den Organismen der Erde.
Manche sind offensichtlich, wie das Vorkommen der Zahl 5.
Menschen haben 5 Extremitäten:
Einen Kopf, 2 Arme, 2 Beine.
Die haben Enten auch...
...obschon bei ihnen die Funktionen nicht ganz dieselben sind.
Der Bauplan eines Tintenfischs oder 1.000-Füßlers ist anders.
Und ein Wesen von einem anderen Planeten mag noch seltsamer sein.
Die Ähnlichkeiten setzen sich auf viel tieferer Ebene fort:
Auf der molekularen Ebene des Lebens.
Es gibt etliche Milliarden...
...bekannter Arten organischer Moleküle.
Von denen haben nur etwa 50...
...für den Lebensbetrieb Bedeutung.
Immer wieder werden dieselben 50...
... einfallsreich für verschiedene Aufgaben bei allen Lebewesen verwendet.
Wenn wir zum Zentrum des Lebens auf der Erde gehen...
... zu den Proteinen, die die Zellchemie steuern...
... zur Spirale oder Helix der Nukleinsäuren...
... die die Erbinformation speichern...
... finden wir im Wesentlichen die gleichen Moleküle...
... in allen Pflanzen und Tieren unseres Planeten.
Diese Eiche und ich sind aus demselben Stoff gemacht.
Wenn wir weit zurückgehen, finden wir einen gemeinsamen Vorfahren.
Deshalb sind wir chemisch betrachtet so ähnlich.
Wir wollen nun diese gemeinsame Basis genauer betrachten.
Eine Reise zur Erforschung der molekularen Maschinerie...
...das Herz des Lebens auf der Erde.
Eine Reise zum Zellkern.
Zunächst muss eine Zelle her.
Ich habe Billionen. Ich kann ein paar spenden.
Der harmlose Stich in den Finger...
... ist ein recht großes Ereignis aus mikroskopischer Sicht.
Mio. Roter Blutkörper werden von ihren normalen Routen umgeleitet.
Die meisten setzen ihren Weg durch den Körper fort...
... und befördern ihre Sauerstofflast zur abgelegensten Sommersprosse.
Wir betreten jetzt eine lebende Zelle...
... ein Raum, der auf seine Art so komplex und schön...
... wie der Weltraum der Galaxien und Sterne ist.
Unter den roten Blutkörperchen treffen wir auf ein weißes...
... eine Lymphozyte...
... deren Aufgabe es ist, mich vor Mikroben zu schützen.
Sie stellt nach außen Abwehrkörper her...
... aber ihr Inneres ist wie viele andere Zellen.
Wir dringen durch die Zellmembran ins Innere der Zelle ein.
Hier hat jede Struktur ihre Aufgabe.
Diese dunkelgrünen Klumpen sind Fabriken...
... wo Botschaftermoleküle den Bau von Enzymen überwachen...
... die bestimmte Zellvorgänge steuern.
Die Botschafter erhalten ihre Anweisungen...
... vom Nukleus, dem Herz und Verstand der Zelle.
Alle Instruktionen, wie eine Zelle arbeitet...
... und wie eine Kopie hergestellt wird, sind hier verborgen.
Wir finden einen Tunnel, eine nukleare Pore...
... als Eingang zum biologischen Allerheiligsten.
Diese schraubenförmig umeinander gewundenen Stränge...
... sind Nukleinsäuren, DNS.
Alles was man zur Herstellung eines Menschen wissen muss...
... ist in der Sprache des Lebens im DNS-Molekül verschlüsselt.
Dies ist die DNS Doppelhelix...
... eine Maschinerie mit ca. 100 Mrd. Beweglichen Teilen, den Atomen.
Die Zahl der Atome in einem DNS-Molekül...
... entspricht etwa der Anzahl Sterne in einer typischen Galaxis.
Die Nukleotidensequenzen, die hier farbig sind...
... sind, was von Generation zu Generation vererbt wird.
Verändert man die Folge der Nukleotiden...
... dann ändert man die genetischen Instruktionen.
DNS muss sich mit höchster Genauigkeit vervielfältigen.
Bei der Replikation trennen sich die beiden Spiralstränge.
Dies wird mit einem entspiralisierenden Enzym erreicht.
Dieses, hier blaue, Enzym bricht wie ein Präzisionswerkzeug...
... die chemische Verbindung der beiden DNS-Stränge.
Das Enzym arbeitet sich am Molekül entlang...
... und öffnet die DNS wie ein Reißverschluss.
Jede Helix kopiert die andere...
... was von speziellen Enzymen überwacht wird.
Die organische Suppe im Nukleus enthält viele freie Nukleotiden.
Das Enzym erkennt eine ankommende Nukleotide und platziert sie...
... so dass eine weitere Sprosse der Doppelhelix entsteht.
Wenn DNS-Replikation in einer Zelle geschieht...
... werden mehrere Dutzend Nukleotiden pro Sekunde hinzugefügt.
Tausende Enzyme mögen an einem beliebigen DNS-Molekül arbeiten.
Wenn ein eintreffendes Nukleotid nicht passt...
... werfen die Enzyme es fort.
Wir nennen das "Korrekturlesen".
Kommt sehr selten mal ein Fehler dabei vor...
... und es wird ein falsches Nukleotid angehängt...
... dann ändern sich die genetischen Instruktionen geringfügig.
Es kommt zu einer Mutation.
Dieses Enzym ist ein recht kleines Molekül...
... aber es fängt Nukleotiden ein, setzt sie richtig aneinander...
... kann "Korrekturlesen"...
... ist grundlegend verantwortlich...
... für die Reproduktion jeder Zelle und jedes Lebewesens auf der Erde.
Das Enzym und die DNS selbst...
... sind unglaublich machtvolle molekulare Maschinen.
In jedem Lebewesen sind solche molekulare Maschinen am Werk.
Sie stellen sicher, dass sich die Nukleinsäuren weiter reproduzieren.
Ein kleiner Hautschnitt löst einen örtlichen Alarm aus...
... und das Blut bildet aus starken Fasern...
... ein Blutgerinnsel, um die Blutung zu stoppen.
Ein genaues Maß ist nötig:
Bei zu starker Gerinnung verfestigt sich das Blut.
Ist sie zu gering, dann verblutet man beim kleinsten Kratzer.
Die DNS gibt entsprechende Anweisungen an Enzyme, die die Balance steuern.
Hier unten gibt es auch eine Art Müllabfuhr...
... die aus weißen Blutkörpern besteht und aktiv wird...
... indem sie angreifende Bakterien umringt und hungrig verzehrt.
Diese Putzaktion ist Teil des Heilungsprozesses...
... und ebenfalls unter Kontrolle des DNS.
Obschon diese Zellen ein Teil von uns sind, scheinen sie doch so fremd.
In jeder einzelnen Zelle...
... befinden sich hoch entwickelte molekulare Maschinen.
Nukleinsäuren, Enzyme, die Zellstruktur...
... jede Zelle ein Triumph natürlicher Auslese.
Und wir bestehen aus Billionen von Zellen.
Jeder von uns birgt eine Unmenge.
In uns besteht ein kleines Universum.
Das menschliche DNS ist wie eine Wendeltreppe...
...die 1 Mrd. Nukleotiden lang ist.
Manche Kombinationen von Nukleotiden ergeben keinen Sinn...
...d.h. Sie ergeben Proteine, die keinerlei Nutzen haben.
Nur relativ wenige Nukleinsäuremoleküle...
...sind brauchbar für komplizierte Lebensformen, wie wir es sind.
Dennoch sind sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten...
...verblüffend zahlreich.
Wahrscheinlich zahlreicher als alle Atome des Universums zusammen.
Dies bedeutet, dass die Zahl möglicher Varianten von Menschen...
...unendlich größer ist, als die Zahl aller Menschen, die je gelebt haben.
Das unberührte Potenzial der menschlichen Art ist immens.
Es gibt Kombinationsmöglichkeiten für Nukleinsäuren...
...die in jeder Hinsicht funktionsfähiger sind...
...als die Erbinstruktionen aller bisher lebenden Menschen.
Zum Glück sind wir nicht imstande, oder noch nicht imstande...
...andere Nukleotidsequenzen...
...und damit andere Menschenarten ins Dasein zu rufen.
In der Zukunft mögen wir fähig sein, Nukleotiden...
...in beliebiger Folge zusammenzusetzen...
...um erwünschte menschliche Charakterzüge hervorzubringen.
Eine beunruhigende und zugleich unfassbare Aussicht.
Wir Menschen sehen nicht gerade wie Bäume aus.
Wir erfahren die Welt ohne Zweifel auch anders.
Doch tief unten an der molekularen Wurzel des Lebens...
...sind Bäume und Menschen im Wesentlichen identisch.
Wir beide benutzen Nukleinsäure für die Vererbung.
Wir beide benutzen Proteine als Enzyme zur Steuerung der Zellchemie.
Aber wichtiger noch ist, wir beide benutzen genau denselben Code...
...zur Übersetzung der Kernsäure- in Proteininformation.
Jeder Baum könnte meinen genetischen Code lesen.
Woher kommen diese erstaunlichen Ähnlichkeiten?
Warum sind wir Cousins und Cousinen der Bäume?
Würde Leben auf anderen Planeten auch Proteine nutzen?
Die gleichen Proteine und Nukleinsäuren? Denselben genetischen Code?
Die gängige Erklärung ist...
...dass wir alle, Bäume und Menschen...
...Seeteufel, Schleimpilze und Pantoffeltierchen...
...auf einen einzigen gemeinsamen...
...Lebensursprung vor 4 Mrd. Jahren zurückgehen...
...in der Frühzeit unseres Planeten.
Wie aber sind diese ausschlaggebenden Moleküle entstanden?
In einem Labor der Cornell-Universität...
... mischen wir Gase und Wasser der Urerde zusammen...
... steuern etwas Energie bei...
... und versuchen, den Stoff des Lebens zu erzeugen.
Woraus bestand aber die frühe Atmosphäre? Aus gewöhnlicher Luft?
Würden wir mit unserer heutigen Atmosphäre beginnen...
... dann wäre das Experiment ein Fehlschlag.
Anstelle von Proteinen und Kernsäuren...
... erhielten wir lediglich Smog, ein völliger Rückschritt.
Warum würde das nicht funktionieren?
Weil die heutige Atmosphäre Sauerstoffmoleküle enthält.
Und Sauerstoff wird von Pflanzen hergestellt.
Offensichtlich gab es keine Pflanzen, bevor es Leben gab.
Wir sollten keinen Sauerstoff benutzen...
... weil es ihn in der Uratmosphäre nicht gab.
Das leuchtet ein, weil der Kosmos überwiegend aus Wasserstoff besteht...
... der Sauerstoff verzehrt.
Durch die geringe Schwerkraft auf der Erde ist der meiste Wasserstoff...
... ins Weltall entwichen. Es ist kaum etwas geblieben.
Vor 4 Mrd. Jahren...
... war unsere Atmosphäre wasserstoffreich:
Methan, Ammoniak, Wasserdampf.
Diese Gase sollte wir benutzen.
Nachdem er die Reinheit der Gase sichergestellt hat...
... pumpt mein Kollege Bishun Khare sie aus ihren Reagenzgläsern.
Erstmals wurde so ein Experiment...
... von Stanley Miller und Harold Urey in den 50er-Jahren durchgeführt.
Die Gase werden nun in einen großen Versuchsbehälter eingeführt.
Wir könnten das ultraviolette Licht der Ursonne simulieren.
Stattdessen werden wir hier...
... Funken ins Gasgemisch schicken...
... gleich den frühen Blitzen, die auf die Uratmosphäre einwirkten.
Nur wenige Stunden später färbt sich das Innere des Versuchsgefäßes...
... mit sonderbaren braunen Streifen...
... einer reichhaltigen Mischung komplexer organischer Moleküle...
... mit Bausteinen für Proteine und Kernsäuren.
Unter geeigneten Bedingungen stellen sich die Bausteine...
... zu Molekülen zusammen, die Proteinen und Kernsäuren ähneln.
Die Nukleinsäuren können sich sogar genau duplizieren.
Dieses Gefäß enthält die Noten für die Musik des Lebens...
... aber noch nicht die Musik selbst.
Bis jetzt hat noch keiner...
...die Gase und das Wasser der Urerde so zu mischen verstanden...
...dass am Ende etwas aus dem Reagenzglas herausgekrochen wäre.
Es gibt noch viel über den Ursprung des Lebens...
...und des genetischen Codes zu lernen.
Wir beschäftigen uns erst seit 30 Jahren mit solchen Experimenten...
...während uns die Natur um 4 Mrd. Jahre voraus ist.
Diese Experimente geben nicht nur Aufschluss über das Leben auf der Erde.
Die dabei verwendeten Gase und Energiequellen...
...kommen überall im Kosmos vor.
Deshalb müssen solche chemischen Reaktionen zur Entstehung...
...organischer Materie im interstellaren Raum...
...und der Aminosäuren in den Meteoriten geführt haben.
Ähnliche chemische Reaktionen müssen sich...
...auf 1 Mrd. Anderer Welten der Milchstraße abgespielt haben.
Es ist so einfach, diesen Stoff massenhaft herzustellen.
Der Kosmos ist von Molekülen des Lebens erfüllt.
Wie würde Leben anderswo aussehen?
Wenn es auf derselben Molekularchemie beruht wie auf Erden...
...was ich stark bezweifle...
...würde es im Aussehen kaum Ähnlichkeit...
...mit bekannten Organismen der Erde haben.
Der Zufallscharakter des Evolutionsprozesses...
...bringt anderswo uns völlig unbekannte Wesen hervor.
Man denke nur an Jupiter mit seiner...
... Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium, Methan, Wasserdampf und Ammoniak...
... wo organische Moleküle vielleicht...
... wie Manna vom Himmel fallen...
... gleich den Produkten des Miller-Urey-Experiments.
Könnte es in solch einer Welt Leben geben?
Es besteht da ein Hindernis. Die Atmosphäre ist turbulent...
... und in der Tiefe herrschen sehr hohe Temperaturen.
Organismen können nach unten getragen werden und verbrennen...
Wenn sie sich fortpflanzen bevor sie gegrillt werden...
... werden die Nachkommen in kühlere Schichten hinaufgetragen.
Solche Organismen könnten sehr klein sein. Wir nennen sie "Sinker".
Der Physiker E.E. Salpeter von Cornell und ich...
... haben einige Berechnungen über das Leben...
... auf solch einer Welt angestellt.
Riesige lebende Heißluftballons erhalten Auftrieb...
... indem sie schwere Gase aus ihrem Inneren herauspumpen...
... oder ihr Inneres warm halten.
Sie ernähren sich von organischen Molekülen...
... oder stellen sie selbst mit Sonnenlicht her.
Diese Wesen nennen wir "Schweber".
Es kann Schweber von mehreren Kilometern Durchmesser geben...
... um vieles größer als der größte je lebende Wal.
Wesen von der Größe einer Stadt.
Sie schließen sich vielleicht zu großen, trägen Herden zusammen...
... so weit das Auge reicht...
... konzentriert in den Aufwinden des gewaltigen Wolkenmeeres.
Es kann noch andere Wesen in dieser fremden Umwelt geben: Jäger.
Jäger sind schnell und beweglich.
Sie verzehren die Schweber wegen ihrer organischen Moleküle...
... und ihres Vorrats an reinem Wasserstoff.
Doch kann es nicht viele Jäger geben...
... weil sie selbst zu Grunde gingen, wenn sie alle Schweber beseitigen.
Physikalische und chemische Gesetze erlauben solches Leben.
Bildliche Darstellungen geben ihnen Realismus...
...aber die Natur folgt unseren Spekulationen nicht unbedingt.
Auch wenn es in der Milchstraße Milliarden bewohnter Welten gibt...
...dann kann ich mir vorstellen, dass es einige Orte gibt mit...
...Jägern...
...und Schwebern und Sinkern.
Biologie ist eher mit Geschichte als mit Physik verwandt.
Um die Gegenwart zu verstehen, muss man die Vergangenheit kennen.
Keine beider Disziplinen haben bisher eine Theorie der Zukunftsvorhersage.
Beide aus dem gleichen Grund:
Beide Gebiete sind noch zu kompliziert für uns.
Anhand anderer Beispiele lernen...
... wir uns selbst besser verstehen.
Ein einziges Beispiel außerirdischen Lebens zu studieren...
... egal wie bescheiden. Eine Mikrobe würde reichen.
... würde die Biologie aus ihrem Provinzialismus befreien.
Wir sähen, was für andere Lebensformen möglich sind.
Bisher kennen wir nur die Stimme des Lebens auf einer einzigen Welt...
... aber wir haben zum ersten Mal, wie wir sehen werden...
... begonnen, auf die anderen Stimmen...
... der kosmischen Fuge zu lauschen.
Unser Kosmos Nachtrag
Vor Kurzem haben wir mehr über den Ursprung des Lebens erfahren.
Sie erinnern sich an die RNS...
... Nukleinsäure, die von den Zellen als Botschafter benutzt wird...
... um Erbinformation aus dem Zellkern herauszutragen?
Nun, es wurde gezeigt, dass RNS, wie die Proteine...
...chemische Vorgänge kontrollieren kann...
...und sich reproduzieren kann, was Proteine nicht kann.
Nun fragen sich Wissenschaftler, ob das erste Leben auf der Erde...
...ein RNS-Molekül war.
Folglich könnten die wesentlichen molekularen Bausteine...
...für den Beginn des Lebens vor 4 Mrd. Jahren vom Himmel gefallen sein
Kometen enthalten eine Menge organischer Moleküle...
... und sie fielen in großer Anzahl auf die Urerde.
Wir erwähnen auch das Aussterben der Dinosaurier...
...und der meisten anderen Arten vor etwa 65 Mio. Jahren.
Nun wissen wir, dass zu der Zeit ein großer Komet auf der Erde einschlug.
Staubwolken von der Kollision müssen die Erde verdunkelt und abgekühlt haben.
Dabei kamen vielleicht alle Dinosaurier um...
... und unsere Ahnen, die kleinen behaarten Säugetiere überlebten.
Es gab wohl auch zu anderen Zeiten Massenvernichtungen durch Kometen.
Wenn dem so ist, dann wären Kometen die Überbringer...
...von sowohl Leben als auch Tod.