Astrobiologie für Einsteiger

Nach einem einführenden Kapitel über die Definition vonLeben beginnt die Erkundung des Themas »Leben imUniversum« mit der Geschichte des Universums, unter besondererBerücksichtigung der Umstände, die die Entwicklung vonLeben ermöglicht haben. Es fokussiert dann in ähnlicherWeise auf die Geschichte unseres Sonnensystems und der Erde. Immittleren Teil des Buchs geht es um das Leben auf der Erde: wiekonnte es entstehen, sich ausbreiten, und mehr als drei MilliardenJahre lang überleben? Welche seiner Eigenschaften sind Zufall,und welche Notwendigkeit? Im letzten Drittel des Buchs werden dieErkenntnisse aus der irdischen Biologie angewandt auf die Suchenach Leben im übrigen Sonnensystem (Mars, Monde des Jupiterund Saturn) und nach lebensfreundlichen Planeten im Rest desUniversums.

Vorwort IX

1 Was ist Leben? 1

1.1 Definition des Lebens 2

1.2 Die Chemie des Lebens 6

1.3 Das Lösungsmittel des Lebens 14

1.4 Lebensenergie 17

1.5 Andere Voraussetzungen 18

1.6 Schlussbemerkungen 19

2 Ursprünge eines bewohnbaren Universums 21

2.1 Der Urknall und die Folgen 24

2.2 Die ersten Sterne und Galaxien 33

2.3 Die schwereren Elemente 35

2.4 Eignung von Sternen für den Ursprung und die Evolutiondes Lebens 44

2.5 Eignung von Galaxien für den Ursprung und die Evolutiondes Lebens 46

2.6 Schlussbemerkungen 48

3 Ursprung eines bewohnbaren Planeten 51

3.1 Die Proto–Sonne 53

3.2 Die Entstehung der Planeten 55

3.3 Der geheimnisvolle Mond 62

3.4 Hausputz und Wasserlieferung 64

3.5 Die flüchtigen Verbindungen der anderen innerenPlaneten 67

3.6 Schlussbemerkungen 72

4 Ursuppe 75

4.1 Das Inventar flüchtiger Verbindungen 80

4.2 Miller–Urey–Chemie und die junge Erde 82

4.3 Mechanismen der Miller–Urey–Reaktionen 85

4.4 Die präbiotische Synthese von Kohlenhydraten 89

4.5 Die präbiotische Synthese von Nucleinsäuren 93

4.6 Was fehlt Fette 104

4.7 Andere Möglichkeiten 105

4.8 Präbiotische Polymerisation 108

4.9 Schlussbemerkungen 111

5 Der Funke des Lebens 113

5.1 Panspermia 114

5.2 Theorien zum Ursprung des Lebens 116

5.3 Stoffwechsel zuerst 116

5.4 Gene zuerst 123

5.5 Die RNA–Welt 127

5.6 Offene Fragen 133

5.7 Schlussbemerkungen 140

6 Von Molekülen zu Zellen 141

6.1 LUCA 145

6.2 Zurück zur RNA–Welt 146

6.3 Wie kann RNA die Synthese von Proteinen lernen? 149

6.4 Die Evolution des genetischen Codes 152

6.5 DNA als Archivmaterial 157

6.6 Was kam zuerst Proteine oder DNA? 159

6.7 Enzym–getriebene Stoffwechselnetzwerke 160

6.8 Membranen 163

6.9 Schlussbemerkungen 165

7 Eine kurzgefasste Geschichte des Lebens auf der Erde 167

7.1 Der Ausbruch des Lebens auf der Erde 169

7.2 Die ersten komplexen Ökosysteme 176

7.3 Wann lebte LUCA? 177

7.4 Wie die Photosynthese die Welt veränderte 178

7.5 Die Einführung des aeroben Stoffwechsels 182

7.6 Eukaryonten: größere und bessere Zellen 184

7.7 Vielzeller: Explosionen und Artensterben 189

7.8 Schlussbemerkungen 194

8 Die Grenzen des Lebens 197

8.1 Lebe wild und gefährlich 198

8.2 Manche mögen s heiß 201

8.3 Kühl kalkuliert 207

8.4 Trocken und salzig 210

8.5 Extreme pH–Werte 213

8.6 Leben unter Druck 215

8.7 Leben im Untergrund 217

8.8 Schlussbemerkungen 220

9 Bewohnbare Welten im Sonnensystem und darüber hinaus221

9.1 Mögliche Lebensräume im übrigen Sonnensystem223

9.2 Die Erkundung des Mars 224

9.3 Die Monde des Jupiters 238

9.4 Die Monde des Saturns und darüber hinaus 246

9.5 Planeten ferner Sterne 254

9.6 Schlussbemerkungen 260

10 Die Suche nach außerirdischem Leben 263

10.1 Die Suche nach Leben 265

10.2 Leben auf dem Mars? 266

10.3 Mars nach Viking 275

10.4 Mars–Mikroben auf der Erde? 277

10.5 Astrobiologie des äußeren Sonnensystems 284

10.6 Die Suche nach Leben jenseits des Sonnensystems 285

10.7 SETI: die Suche nach außerirdischer Intelligenz286

10.8 Schlussbemerkungen 292

11 Nachwort 295

Glossar 299

Personenregister 307

Sachregister 311

Kevin Plaxco erhielt seinen PhD am California Instituteof Technology (CalTech). Nach Forschungsaufenthalten in Oxford undSeattle gründete er 1998 seine eigene Arbeitsgruppe an derUniversity of California in Santa Barbara, die sich der Faltung vonProteinen und Nukleinsäuren und deren
Anwendung in der Entwicklung neuartiger Sensoren widmet. Er istCo–Autor von mehr als 130 Publikationen und zahlreichen Patenten imBereich der Biosensoren. Er unterrichtet Astrobiologie als Wahlfachfür Studierende der Chemie und Biochemie.

Michael Groß studierte Chemie in Marburg undRegensburg, wo er 1993 promovierte. Anschließend erforschte erbis 2000 am Oxford Centre for Molecular Sciences diebiophysikalische Chemie der Proteine. Während dieser Zeitschrieb er wissenschaftsjournalistische Beiträge, unteranderem für die Süddeutsche
Zeitung und für Spektrum der Wissenschaft als Hobby. Seit 2000ist er freier Wissenschaftsjournalist in Oxford und schreibtregelmäßig Beiträge u.a. für Spektrum derWissenschaft, Chemie in unserer Zeit und Nachrichten aus derChemie, sowie populärwissenschaftliche Bücher.