Table Of ContentDirk 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
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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
