Relativität der Evolution (eBook)

Geleitwort von Professor Elmar Heinzle 5
Geleitwort von Professor Robert Martin 11
Vorwort des Autors 16
Danksagungen 20
Inhaltsverzeichnis 21
1 Warum dieses Buch? 25
2 Darwins langer Schatten 27
3 Wo finden sich Ansätze zur Erfassung von Prozessen der Evolution? 34
3.1Die unscharfen Grenzen des Lebens 34
3.2Beginn des Lebens oder Beginn der Evolution? 36
4 Verwirrende Katzen und Dämonen – Hinweise auf quantenphysikalische Grundlagen des Lebens 42
4.1Information und Energie aus Licht 43
4.2Modifikation von Licht 52
4.3Erzeugung von Licht – Biolumineszenz 57
4.4Starke Indizien, aber keine endgültigen Beweise – Perzeption des Magnetfeldes und von Molekülen 60
4.5Allgegenwärtig in grundlegenden Prozessen des Lebens, aber nicht wahrnehmbar 62
4.6Die Grenzen zwischen quantenphysikalischen und makroskopischen Dimensionen – oder warum alle Organismen aus Zellen bestehen 70
4.7Wie kommt die Zeit ins Spiel? 76
4.8Versuch einer Schlussfolgerung 80
5 Generelle Merkmale und Eigenschaften organischen Lebens 82
5.1Basiseinheit aller Organismen – die Zelle(n) 82
5.1.1Herausforderungen der Erhaltung zellulärer Funktionsfähigkeit 85
5.1.2Dominanz einzelliger Lebensformen 89
5.1.3Zellreproduktion bei Pro- und Eukaryoten 97
5.1.4Besonderheiten eukaryotischer Zellen 99
5.1.5Zellgerüst, Zellbewegung und endogene Zeitgeber 101
5.2Biologische Regulationsgrößen im Netzwerk der Lebensformen 109
5.2.1Genetische und epigenetische Prozesse bei Pro- und Eukaryoten 109
5.2.2Sexuelle Reproduktion – Entzerrung eines paradigmatischen Spiegelbildes 126
5.2.3Viren 134
5.2.4Arten – ein überholtes Konzept? 142
5.2.5Prokaryotische Moderation der Evolution vielzelliger Organismen – Mikrobiome 147
6 Informationsprozesse 151
6.1Wurzeln biologischer Informationsprozesse 151
6.2Generelle Merkmale zellulärer und intrazellulärer Informationsprozesse 156
6.3Extrazelluläre Informationsprozesse 163
6.3.1Abiotische Signale 165
6.3.2Biotische extrazelluläre Signale 170
6.3.2.1 Beispiele makroskaliger Wirkungen 172
6.3.2.2 Beispiele mikroskaliger Wirkungen 176
6.3.3Informationsprozesse in Zellaggregationen 178
6.3.3.1 Nicht klonale Zellaggregationen 179
6.3.3.2 Klonale Zellaggregationen 181
6.4Informationsprozesse vielzelliger Organismen 186
6.4.1Rahmenbedingungen und Merkmale der Vielzelligkeit 186
6.4.2Zusammenhänge zwischen Lebensform und Informationsverarbeitung 192
6.4.2.1 Vielzellige Pilze 194
6.4.2.2 Landpflanzen 194
6.4.2.3 Tiere 195
6.5Informationsaustausch zwischen Zellen und ihrer Umwelt in vielzelligen Organismen 197
6.5.1Pilze 202
6.5.2Landpflanzen 205
6.5.3Tiere – zelluläre Prozesse 215
6.5.4Tiere, Koordination von Bewegung und Information – neuronale Systeme 221
6.5.5Zentralisierung der Nervensysteme 231
7 Biologische Energieumwandlung 241
7.1Grundmuster 241
7.2„Steine essen“ – Chemoautotrophie 246
7.3Syntrophie 257
7.4Photosynthese – eine erste Befreiung von abiotischen Zufälligkeiten 266
7.5Heterotrophie – Reduktion und Erhöhung der Entropie in biologischen Systemen 276
7.6Wechselwirkungen mit mechanischen und thermischen Faktoren 286
7.6.1Pflanzen 290
7.6.2Tiere 301
8 Ungleichgewichte – Quellen aller Veränderungen 309
8.1Generelle Zusammenhänge 309
8.2Indizien der Wechselwirkungen zwischen abiotischen Faktoren und Organismen im Archaikum 313
8.3Bündelung biologischer Leistungen 321
8.3.1Entstehung und Integration neuer Lebensformen 321
8.3.2Die „gute“ Katastrophe 326
8.3.3Besiedlung neuer Lebensräume 334
8.4Übergang vom Proterozoikum ins Phanerozoikum – keine „Explosion“ 337
8.5Abiotische Rahmenbedingungen des Phanerozoikums 344
8.5.1Einflüsse planetarer Faktoren auf die Dynamik terrestrischer Systeme 344
8.5.2Lithosphäre 355
8.5.3Hydrosphäre 360
8.5.4Atmosphäre 370
9 Biologische Entwicklungslinien des Phanerozoikums in marinen Lebensräumen 374
9.1Zufall und Selbstähnlichkeit in oberflächennahen Zonen 374
9.1.1Abiotische Faktoren 374
9.1.2Interaktionen mit Viren 382
9.1.3Wölfe im Schafpelz – Mixotrophie 385
9.1.4Ozeane sind keine Wiesen und Äcker 386
9.1.5Physiologische und morphologische Anpassungen 389
9.1.6Sesshaftigkeit und Strukturen in Korallenriffen und Flachwasserzonen 393
9.2Tiefsee – exklusiver und größter Lebensraum der Tiere 395
9.2.1Entwicklung eigener Regeln in ausschließlich heterotrophen Systemen 395
9.2.2Benthal – Leben in der Übergangszone 397
9.2.3Experimentarium der morphologischen Differenzierung von Tieren 400
9.2.4Nutzung größerer Spielräume – mobile Lebensformen 404
9.3Frühe Differenzierung und laufende Anpassungen 407
9.3.1Mögliche Impulse der Metazoenentwicklung 408
9.3.2Einflussfaktoren der Metazoenentstehung 410
9.3.3Entwicklung grundlegender Baupläne bei Vertebraten 412
9.3.4Zusammenbrüche und Regeneration 413
9.3.5Auswanderung und mehrfache Rückkehr der Tetrapoden 418
9.3.6Fließende Übergänge 419
10 Biologische Entwicklungslinien des Phanerozoikums in terrestrischen Lebensräumen 422
10.1Landpflanzen als Gestalter neuer Lebensräume 422
10.2Frühe Phase der terrestrischen Besiedlung – viele Vermutungen und wenige Indizien 425
10.3Unterschiedliche Wege der Besiedlung von Landflächen durch Tiere – optionale Wege durch den Untergrund 426
10.4Terrestrische Vegetation – Differenzierung im Spannungsfeld von abiotischen und biotischen Faktoren 428
10.5Terrestrische Vegetation – hierarchische Dynamik und strukturelle Differenzierung 434
10.6Terrestrische Fauna – Entwicklung unter den dynamischen Rahmenbedingungen der Vegetation 439
10.7Das langsame Pendel wechselseitiger Stimulation 442
11 Epilog 447
Literatur 455
Stichwortverzeichnis 692