Das Phänomen Leben (eBook)

Heinz Penzlin hatte als Professor für Allgemeine Zoologie und Tierphysiologie 23 Jahre lang den von Ernst Haeckel begründeten Lehrstuhl für Zoologie an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena inne. Er ist Autor des Klassikers „Lehrbuch der Tierphysiologie“ und u. a. Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig sowie Ehrenmitglied der Deutschen Zoologischen Gesellschaft und Ehrendoktor der Universität Rostock.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
1 Einleitung 11
Literatur 16
2 Individualität 18
2.1 Der Lebensbegriff und die Biologie 20
2.2 Die animistische Weltsicht 23
2.3 Die Entdeckung des Organischen: Aristoteles 24
2.4 Der kartesianische Schnitt und seine Folgen 26
2.5 Lebendiges ist allgegenwärtig 30
2.6 Omne vivum e vivo 32
2.7 Das teleologische Denken 34
2.8 Das Faktum des Zweckmäßigen 38
2.9 Der Ursprung des Zweckmäßigen 42
2.10 Die Teleonomie und Zielgerichtetheit 44
2.11 Die Frage nach dem „Wozu“ 46
2.12 Teleonomie und Kybernetik 48
2.13 Der ontologische Reduktionismus (Physikalismus) 51
2.14 Die Konzepte einer Lebenskraft (Vitalismus) 59
Literatur 62
3 Zelle 68
3.1 Die Zelle als Elementarorganismus 69
3.2 Molekulartheorien des Lebens 71
3.3 Die Plasmamembran trennt innen und außen 74
3.4 Zwei Zelltypen 79
3.5 Das Zytoskelett 83
3.6 Die „Minimalzelle“ 87
3.7 Synthetische Biologie 89
3.8 Omnis cellula e cellula 92
3.9 Zytokinese 97
3.10 Der vielzellige Organismus 100
3.11 Bei Pflanzen herrschen besondere Bedingungen 103
3.12 Viren sind keine Organismen 104
Literatur 106
4 Evolution 111
4.1 Die biologische Art (Biospezies) 112
4.2 Diversität – wie viele Arten? 115
4.3 Darwins Theorie und der Darwinismus 121
4.4 Der evolutive Wandel 125
4.5 Die „moderne Synthese“ und ihre Fortsetzung 129
4.6 Die natürliche Selektion als allgemeines Prinzip 131
4.7 Sexualität 137
4.8 Die Artbildung (Speziation) 142
4.9 Die Neutralisten-Selektionisten-Kontroverse 147
4.10 Der Evolutionismus 149
4.11 Die Frage nach dem Ursprung des Lebens 153
4.12 Eine primordiale RNA-Welt? 158
4.13 Individualisierung: Ursprung einer Protozelle 160
4.14 Der Ursprung der eukaryotischen Zelle 162
4.15 Der universelle Stammbaum der Organismen 166
4.16 Leben auf anderen Planeten? – Das Anthropische Prinzip 169
Literatur 176
5 Dynamik 186
5.1 Organismen existieren nur bei ständiger Selbsterneuerung 187
5.2 Der stationäre Zustand 189
5.3 Selbsterneuerungsraten 192
5.4 Entropie und Ordnung 195
5.5 Entropie und Leben 197
5.6 Systeme unter gleichgewichtsfernen Bedingungen 201
5.7 Dissipative Strukturen 204
5.8 Biologische dissipative Strukturen 208
5.9 Konservative Strukturen 211
Literatur 214
6 Energetik 218
6.1 Ernährungsstrategien 220
6.2 Lebewesen ernähren sich von freier Enthalpie 223
6.3 Der Energieerhaltungssatz 225
6.4 Energiebilanzen 228
6.5 Die biologische Oxidation und die Elektronen-Carrier 231
6.6 Das ATP als „universelle Energiewährung“ 234
6.7 Glykolyse: Substratkettenphosphorylierung 237
6.8 Citratzyklus und Atmungskette 240
6.9 ATP-Synthase: oxidative Phosphorylierung 244
6.10 Licht als primäre Energiequelle: Photophosphorylierung 246
Literatur 252
7 Organisation 254
7.1 Der Metabolismus als Daseinsweise der Organismen 255
7.2 Der Metabolismus als Interaktom 261
7.3 Erscheinungen der Kryptobiose 264
7.4 Das Wasser 265
7.5 Die Proteine als die „intelligenten“ Moleküle 270
7.6 Der Metabolismus ist organisiert 274
7.7 Molekulare Komplementarität 276
7.8 Ohne Enzyme geht es nicht 279
7.9 Der Metabolismus ist reguliert 285
7.10 Allosterische Enzyme 288
7.11 Schrittmacherreaktionen 291
7.12 Der Metabolismus erfordert Strukturen 293
Literatur 297
8 Information 301
8.1 Die molekularbiologische Revolution und die neue Begrifflichkeit 302
8.2 Signal, Nachricht und Information 305
8.3 Shannons mathematische Theorie der Kommunikation 309
8.4 Information und Entropie 312
8.5 Die interzelluläre Kommunikation 316
8.6 Signaltransduktion durch membranständige Rezeptorproteine 320
8.7 Intrazelluläre Signalkaskaden 324
8.8 Steuerung und Vernetzung der Signalkaskaden 330
8.9 Der genetische „Informationstransfer“ und die Embryogenese 331
Literatur 332
9 Spezifität 337
9.1 Proteine bedürfen zu ihrer Neubildung einer Matrize 338
9.2 DNA als Träger genetischer Spezifität 339
9.3 Die Replikation der DNA 343
9.4 Die Ribonukleinsäuren (RNA) 345
9.5 Die Transkription und ihre Kontrolle 347
9.6 Der genetische Code 352
9.7 Die Proteinbiosynthese (Translation) 355
9.8 Die Struktur des Genoms 360
9.9 Das Genom als interaktives Netzwerk 365
9.10 Das zentrale molekularbiologische Dogma 367
Literatur 370
10 Formbildung 373
10.1 Epigenese vs. Präformation 374
10.2 Auf dem Wege zu einer Theorie der Entwicklung 377
10.3 Entwicklung ist progressives, koordinatives Zellverhalten 379
10.4 Furchung 383
10.5 Gastrulation 389
10.6 Determination 391
10.7 Differenzierung 395
10.8 Die Frage der Reversibilität 400
10.9 Asymmetrische Zellteilung – Mosaikentwicklung 402
10.10 Abhängige Differenzierung: Induktion 405
10.11 Regionalisierung durch stoffliche Gradienten 408
10.12 Die homöotischen Selektorgene 412
10.13 Programmierter Zelltod (Apoptose) 416
10.14 Das Beispiel Dictyostelium discoideum 418
10.15 Ex DNA omnia? 420
10.16 Altern und Tod 423
Literatur 429
11 Autonomie 434
11.1 Das Paradigma der Selbstorganisation 435
11.2 Der Schichtenaufbau der realen Welt 437
11.3 „Leben“ als emergente Erscheinung 440
11.4 Biologie und Physik – Grenzen des Theorienreduktionismus 443
11.5 Biologie als autonome Wissenschaft 447
11.6 Wissenschaft und Erkenntnis 450
11.7 Wissenschaft und Weltanschauung 454
11.8 Versuch eines Resümees 460
Literatur 463
Sachverzeichnis 468
Personenverzeichnis 479