Das Henne-Ei-Problem

CHEMISCHE EVOLUTION:

Das Henne-Ei-Problem von der Entstehung des Lebens

Erst war die Erde wüst und leer, und dann waren da plötzlich Zellen und clevere Wege, Energie zu gewinnen. Ein ziemlicher Sprung, finden Forscher, und suchen nach einfachen Zwischenstationen von Chemie zum Leben.

http://www.spektrum.de/news/das-henne-ei-problem-von-der-entstehung-des-lebens/1283602

von Jan Osterkamp

So viel ist klar: Leben ist nichts als eine kurze, regelmäßig aus sich selbst heraus wiederholte Phase geordneter chemischer Reaktionen auf engem Raum; diesen nennt man dann gewöhnlich „Lebewesen“; im einfachsten Fall auch schlicht „Zelle“. Kein Mensch weiß heute, wie dieses Leben irgendwann einmal anfangen konnte. Denn: Woher kamen eigentlich die chemischen Werkzeuge, die alle Bausteine der Zelle sowie ihren Werkzeugkasten selbst zusammensetzen – und die Bauanleitung noch dazu? Zudem: Die Werkzeuge sorgen ja erst für die Energie, die zum Betrieb der Zelle nötig ist; und nur so sorgen sie auch dafür, dass sie selbst gebaut und einsatzbereit gemacht werden. Wie konnte der komplizierte Prozess also einst einmal starten?

Die billigste Erklärung lässt alle Werkzeuge und die nötige Chemie oder gar schon fertiges Leben vom Himmel fallen und verlagert das Problem damit ins Extraterrestrische. Alle anderen Antworten brauchen Fantasie, auch die neueste von Markus Ralser und seinen Kollegen.

Sie finden, dass auch sehr komplizierte chemische Reaktionen, mit denen Zellen heute Energie produzieren, schon in den noch unbelebten Urozeanen unserer Erde hatten ablaufen können. Das entstehende Leben – Zellen und ihre Werkzeuge, die Enzyme – hätten sich diese Reaktionen dann „nur noch“ einverleiben und zu nutze machen müssen. Die Autoren begeben sich damit in eines von zwei gegensätzlichen wissenschaftlichen Lagern, die über den Beginn der biochemischen Evolution streiten: Ihre Seite meint, es gab zuerst spontan ablaufende chemische Reaktionen und dann erst Zellen und Zellwerkzeuge. Die andere Seite postulieren dagegen eine frühe RNA-Welt – die selbstständige Entstehung eines selbstreplizierenden und Information speichernden Werkzeugs, eines RNA-Ribozyms, gilt hier als entscheidender erster Schritt.


 

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© Luisi, P. L.: Prebiotic metabolic networks? In: Molecular Systems Biology 10, Art. 729, 2014, fig. 1
Henne Stoffwechselweg oder Ei RNA?
Auf der frühen Erde („archean environment“) liefen (untere Reihe von links nach rechts) womöglich schon ineinander greifende Stoffwechselwege ab (ein „primordiales metabolisches Netzwerk“), das dann die Vorstufen für RNA-Moleküle liefern konnte (etwa Ribose-Zucker). Danach erst entstanden dann Proteine als Enzyme, deren Bauplan genetisch festgeschrieben und gespeichert wurde („genetically encoded enzymes“). Oder stimmt doch die Theorie einer frühen RNA-Welt (obere Reihe)?

Zum Beweis ihrer Vorstellung hatten Ralser und Co nun nach allen Regeln der Kunst und den neuesten Erkenntnissen einen Urozean mit allerlei Zutaten bei rund 70 Grad Celsius simuliert – und mit modernster Technik analysiert, was in ihrer neuen Variante des klassischen Miller-Experimentes biochemisch so passiert war. Das erstaunliche Ergebnis: Auch ganz ohne das Zutun moderner Enzyme laufen sehr komplizierte Stoffwechselketten wie etwa die Glykolyse ab. Die Glykolyse, eine Folge von zehn Reaktionen, ist ein Kernelement im Stoffwechsel des Lebens: Sie produziert ATP, die Energiemolekülwährung aller Zellen und Bausteine für andere Zellbestandteile. Eine modernen Zelle braucht allerlei speziell aufeinander abgestimmte Proteinwerkzeuge, um die Glykolyse ablaufen zu lassen. Und doch: Die Analysen zeigen, dass die Reaktionskette auch schlicht im warmen Urozean spontan hätte ablaufen können: Alle möglichen chemischen Zwischenstationen auf dem Abbauweg vom Ausgangsprodukt Glukose-6-Phosphat bis zum Endprodukt Pyruvat fanden die Forscher.

Und dies vor allem, so Zusatzexperimente, wenn Eisen als Katalysator mitmischt: Während in mit Zuckerphosphaten angeimpftem Wasser schon einige der Glykolyseprodukte entstehen, liefen im künstlichen erwärmten Urozean und der Gegenwart von Eisen(II) fast alle Reaktionen ab, die nötig sind. Demnach sei durchaus vorstellbar, dass zuerst ein „primordiales metabolisches Netzwerk“ – also eine ganze Reihe wesentlicher, ineinander greifender Stoffwechselprozesse – auf der frühen Erde existiert hat. Aus ihm speisten sich dann die Grundbausteine von Molekülen wie der RNA, die schließlich Informationsspeicher und Enzyme wurden.

Kritiker bleiben skeptisch. So müsse zum Beispiel geklärt werden, wie die Ausgangsstoffe der Glykolyse, die von Ralser und Co hergestellt und zugemischt wurden, auf der Urerde hätten entstehen können. Es sei zudem nötig, diese verschiedenen Ausgangsstoffe und Produkte in einem hochkonzentrierten Gemisch eng beieinander zu halten, damit am Ende alle Reaktionen auch ablaufen. Mit diesem Problem hatten auch vorher schon viele Theorien gekämpft: Man vermutete zum Beispiel, dass die ersten biochemisch relevanten Moleküle sich in Hydrothermalquellen, Schlammvulkanen, Eisklumpen oder Tonmineralen konzentriert haben könnten. Anders gesagt: Man hat noch keine Ahnung.

Viele Experten meinen deshalb auch, dass noch vor den Werkzeugen oder den Stoffwechselreaktionen ein Reaktionsraum existiert haben muss – eine Art Protozelle, in der „das Leben“ sich dann entwickeln konnte.
Quelle: Mol. Syst. Biol. 10: 725, 2014.

© Spektrum.de

Termine für Kurs „Gesundheit und Fitness“

Termine für Vorträge und Erwärmungen

  • 25.01.16: Felix Schaube (Vortrag: Erwärmung)
  • 08.02.16: Christian Haucke (Vortrag: Ausdauer I)
  • 08.02.16: Rocky Neubeck (Vortrag: Ausdauer II)
  • 08.02.16: Jessica Mattiebe (Erwärmung: Ausdauer II)
  • 15.02.16: Nils Jahn (Vortrag: Kraft I)
  • 15.02.16: Christopher Stoltz (Vortrag: Koordination I)
  • 15.02.16: Linda Engelmann (Erwärmung: ………….)
  • 22.02.16: Marie Wächter (Vortrag: Beweglichkeit I)
  • 22.02.16: Lisa Schelle (Vortrag: Beweglichkeit II)
  • 22.02.16: Nina Lemke (Vortrag: Gesunder Rücken I)
  • 22.02.16: Vanessa Haase (Erwärmung: Beweglichkeit –allg.)
  • 29.02.16: Cindy Müller (Vortrag: Ernährung I)
  • 29.02.16: Anna Gröger (Vortrag: Ernährung II)
  • 29.02.16: Leoni Prinz (Vortrag: Fitness-Trends)
  • 29.02.16: Vivien-Yasmin Hager (Erwärmung: Schnellkraft/Sprungkraft)
  • 14.03.16: MC-Test (nach Handouts)
  • 21.03.16: letzter Termin für ausgefallene Vorträge/Erwärmungen/LK’s
  • 04.04.16: letzte Unterrichtsstunde
  • 08.04.16: Zeugnisausgabe 13.2

Die Mikroben-Welt im Menschen

Mikroben-Inventur

Das Gewimmel im Körper

Es ist die Inventur unseres Innenlebens: Forscher haben die Mikroben-Welt im Menschen untersucht. Es gibt mehr Keime als gedacht – mehr als 10.000 verschiedene Bakterien-Arten leben in uns. Ihr Beitrag zu unserer Gesundheit ist beträchtlich.

Einige beeindruckende Zahlen: Rund 1.000.000.000.000 (in Worten: eine Billion) Lebewesen finden sich in einem Gramm Darminhalt. Damit zählt der menschliche Dickdarm zu den Orten mit der höchsten Einwohnerdichte weltweit. Oder: Allein auf der etwa zwei Quadratmeter großen Haut leben so viele Mikroben wie Menschen auf der Erde – 90 Prozent sämtlicher Zellen im Körper sind Bakterien.

Unverkennbar genießen die Mikroben das Ökosystem Mensch. Die amerikanische Gesundheitsbehörde National Institute of Health (NIH) wollte es ganz genau wissen und rief 2007 zum großen Zensus auf, das Human Microbiome Project (HMP) war geboren. Nach fast fünf Jahren Arbeit präsentieren die Wissenschaftler von mehr als 80 Forschungseinrichtungen nun ihre erste Zwischenbilanz in einer Reihe von Studien, zwei davon erscheinen im Wissenschaftsmagazin“Nature“.

Ohne Mikroben keine Nahrungsverwertung

Vermutlich mehr als 10.000 verschiedene Bakterien leben im und am Menschen. Das seien weit mehr als bisher vermutet, berichten die beteiligten Forscher, die vor allem in den USA arbeiten. Art und Anzahl dieser Mitbewohner unterscheiden sich dabei sowohl von Mensch zu Mensch als auch von Körperregion zu Körperregion erheblich. Trotz der Unterschiede erfüllen die Mikroorganismen bei jedem Mensch dieselben Aufgaben.

Für ihre jetzt vorgestellten Arbeiten entnahmen die Forscher von 242 gesunden Erwachsenen Proben aus der Nase, dem Mund und Rachen, aus der Vagina, dem Stuhl und von der Haut. Im Verlauf von knapp zwei Jahren wiederholten sie die Entnahmen bis zu dreimal.

Dann isolierten sie das Erbgut der Mikroorganismen. Mit Hilfe spezieller genetischer Untersuchungen bestimmten sie, welche und wie viele Mikroben in welcher Körperregion vorkommen. Im Stuhl und an den Zähnen sei die Vielfalt der Mikroben am größten, in der Vagina hingegen am geringsten.

In einer weiteren Untersuchung zeigten sie, dass alle Bakterien gemeinsam etwa acht Millionen Gene besitzen, die in ein Protein übersetzt werden können. Der Mensch selber verfügt nur über rund 22.000 solcher Protein-codierenden Gene.

Noch ist längst nicht von allen Proteinen bekannt, welche Aufgabe sie besitzen und welchen Beitrag sie für die Gesundheit des Menschen leisten. Zumindest in einigen Bereichen ist er aber erheblich, etwa im Darm. Ohne die Mitarbeit der Mikroben könnten wir zahlreiche wichtige Nährstoffe aus der Nahrung nicht verwerten.

Mikrobiom verändert sich

Zudem funktioniert das Mikrobiom aller Menschen ähnlich. So könnten zwei Menschen völlig gesund sein, obwohl eine bestimmte Bakterienart bei dem einen 95 Prozent aller Bakterien im Darm ausmache, bei dem anderen nur 0,01 Prozent, erläutert Anthony Fodor von der University of North Carolina at Charlotte, einer der beteiligten Wissenschaftler. „Obwohl die Arten von Bakterien sehr verschieden sein können, scheinen die Funktionen der Gene bei verschiedenen Arten sehr ähnlich zu sein.“

Einige der nächsten Aufgaben lägen nun darin, zu untersuchen, ob und wie sich das Mikrobiom eines Menschen im Laufe des Lebens verändert und wie es die Entstehung von Krankheiten beeinflusst, zum Beispiel Darmentzündungen, Krebs oder Fettleibigkeit.

nik/dpa

PDF:

Mehr im Internet

Gelbflechte

Xanthoria parietina oder Gewöhnliche Gelbflechte, gefunden an einem Feld nördlich von Egelsdorf nahe Dröbischau (November 2014):

Badminton-Klausur Schwerpunkte/Hinweise

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Badmintonregeln / Schwerpunkte

Quelle für die Vorbereitung:

Schwerpunkte:

  1. Spielfeld (Maße und Linien; Einzel- u. Doppelfeld) und Netz >> siehe Materialien/Einführung Spiel
    (http://www.sbbs-rudolstadt.de/media/download/sport/badminton_1_01.pdf)
  2. Ball (Gewicht und Farbmarkierung) >> siehe Materialien/Einführung Spiel
  3. Treffbereiche (Überhand, Überkopf usw.) >> siehe Materialien/Einführung Spiel
  4. Grundschläge (aus dem Vorder-, Mittel- und Hinterfeld; Clear, Drive, Smash, Drop) >> siehe Materialien/Einführung Spiel und Materialien/Einführung Schlagarten
    (http://www.sbbs-rudolstadt.de/media/download/sport/badminton_1_03.pdf)
  5. Spielbeginn: Aufschlag- bzw. Seitenwahl
  6. Rallypointspielweise (Punktsystem bzw. Zählweise, Satzgewinn, Wechsel der Aufschlagseite) bei Einzel- und Doppelspiel >> siehe Materialien/Merkblatt Zählweise
    (http://www.sbbs-rudolstadt.de/media/download/sport/Merkblatt_Rallypointspielweise.pdf)
  7. Aufschlag (Merkmale eines korrekten Aufschlags, Aufschlagfehler, Positionsfehler beim Auf- bzw. Rückschlag)
  8. Einzelspiel (Aufschlagreihenfolge und Positionen im Spielfeld)
  9. Doppelspiel (Aufschlagreihenfolge und Positionen im Spielfeld)
  10. Fehler (Spielfehler) >> siehe besonders Punkt 13.1 bis 13.4 im Regelwerk
  11. Wiederholung des Spielzuges (Wann? bzw. unter welchen Umständen)
  12. Wann ist ein Ball nicht mehr „im Spiel“?
  13. Pausen, Spielunterbrechungen, Spielverzögerung, Coaching, Verlassen des Spielfeldes, Verbote (Ein Spieler darf nicht …)
  14. Strafen (Ahndung von Verstößen)
  15. Grundschläge:

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Treffbereiche:

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Hinweise/Schwerpunkte als PDF zum Download

Kreisjugendspiele 2014

Gewinner des Greifenstein-Pokals des Bürgermeisters der Stadt Bad Blankenburg im Rahmen der Kreisjugendspiele der Berufsschulen in der Sportschule Bad Blankenburg 2014 wurde – wie in den vergangenen Jahren – die SBBS Rudolstadt.

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Bilder von den Kreisjugendspielen

Wieder nahmen Schülerinnen und Schüler aus 6 Berufsschulen aus 3 Landkreisen teil. Insgesamt kämpften 251 Teilnehmer in 9 Wettbewerben um Medaillen.

Teilnehmer in Zahlen:

  • SBSZ Ilmenau (38 Jungen/19 Mädchen/gesamt 57)
  • SBBS Rudolstadt (31/23/54)
  • Medizinische Fachschule Saalfeld (24/24/48)
  • SBS Unterwellenborn (28/15/43)
  • SBBS Sonneberg (14/17/31)
  • SBBS Arnstadt (14/4/18)

Die Ergebnisse im Detail:

Volleyball

  1. Medizinische Fachschule Saalfeld (Mefa)
  2. SBBS Rudolstadt
  3. SBBS Sonneberg
  4. SBSZ Ilmenau
  5. SBS Unterwellenborn
  6. SBBS Arnstadt

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Basketball

  1. SBSZ Ilmenau
  2. SBBS Rudolstadt
  3. Mefa Saalfeld

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Fußball

  1. SBBS Rudolstadt
  2. SBS Unterwellenborn
  3. SBSZ Ilmenau
  4. SBBS Arnstadt
  5. SBBS Sonneberg

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2-Felderball Herren

  1. SBBS Rudolstadt
  2. Mefa Saalfeld
  3. SBSZ Ilmenau
  4. SBBS Arnstadt
  5. SBBS Sonneberg
  6. SBS Unterwellenborn

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2-Felderball Damen

  1. SBBS Rudolstadt
  2. SBBS Sonneberg
  3. Mefa Saalfeld
  4. SBSZ Ilmenau
  5. SBS Unterwellenborn

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Tichtennis Herren

  1. Julian Forkel (Sonneberg)
  2. Vincent Kuhnke (Sonneberg)
  3. Christopher Stoltz (Rudolstadt)
  4. Thomas Grießmann (Saalfeld)
  5. Christian Driesel (Unterwellenborn)
  6. Tobias Baum (Rudolstadt)
  7. Firat Kurt (Sonneberg)
  8. Daniel Bischoff (Rudolstadt)

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Tischtennis Damen

  1. Diana Landgraf (Saalfeld)
  2. Saskia Fischer (Rudolstadt)
  3. Marleen Lüttich (Rudolstadt)
  4. Julia Raßbach (Sonneberg)
  5. Michelle Schneider (Rudolstadt)
  6. Anna Methfessel (Saalfeld)

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Badminton Herren

  1. Adrian Gottschall (Arnstadt)
  2. Tom Steffenhagen (Arnstadt)
  3. Marius Pohl (Saalfeld)
  4. Jan Büchler (Rudolstadt)
  5. Tom Attula (Saalfeld)
  6. Steven Güthlein (Unterwellenborn)
  7. Sebastian Prüfer (Unterwellenborn)
  8. Sebastian Silge (Unterwellenborn)
  9. Mathias Treiber (Saalfeld)

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Badminton Damen

  1. Mareike Kittelmann (Rudolstadt)
  2. Tina Stieler (Rudolstadt)
  3. Katarina Liebermann (Sonneberg)
  4. Rebecca Schmidt (Sonneberg)
  5. Luisa-Susann Wagner (Rudolstadt)
  6. Heidi Haase (Saalfeld)
  7. Pia Engelhardt (Sonneberg)
  8. Jessica Alberti (Saalfeld)
  9. Kristina Menzel (Saalfeld)

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Gesamtwertung (Greifenstein-Pokal)

  1. SBBS Rudolstadt (96 Punkte)
  2. Mefa Saalfeld (76 Punkte)
  3. SBBS Sonneberg (60 Punkte)
  4. SBSZ Ilmenau (48 Punkte)
  5. SBS Unterwellenborn (40 Punkte)
  6. SBBS Arnstadt (36 Punkte)

Erwärmung 12.2 / 13.2

Erwärmungsteil im Gesundheit-und-Fitness-Kurs

Alle Themen im Überblick: PDF

Allgemein:

  • Erwärmungsteil einer Übungseinheit zu einem bestimmten Thema
  • Die Erwärmung ist von einem oder max. zwei Schülern zu erstellen und durchzuführen.
  • Die Erwärmung soll den Körper auf die nachfolgende Belastung in der fiktiven Übungseinheit vorbereiten!
  • Dauer des Erwärmungsteils: zwischen 20 und max. 25 Minuten
  • Anfertigen eines Handouts: Übungsablauf
  • Wichtig: Demonstrieren Sie jede Übung und machen Sie mit!
  • Hilfen: CD Gesundheit und Fitness, Materialien Nr. 54

 

Speziell:              

 

  1. Allgemeine Ausdauer

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung auf eine Langzeitausdauerbelastung (35‘)

 

  1. Spezielle Ausdauer I

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung auf eine Mittelzeitausdauerbelastung (6‘)

 

  1. Spezielle Ausdauer II

Inhalt:           allgemeine und spezielle Vorbereitung auf eine Kurzzeitausdauerbelastung (Sprintdisziplinen: 30m, 50m, 100m)

 

  1. Schnellkraft (Sprungkraft)

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung auf versch. Sprungdisziplinen (Hoch-, Weitsprung u.a.)

 

  1. Kraft (allg.) I

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung einer Übungseinheit zur Kräftigung von Po und Beinen

 

  1. Kraft (allg.) II

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung einer Übungseinheit zur Kräftigung von Rücken, Bauch und Armen

 

 

  1. Beweglichkeit (allg.)

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung einer Übungseinheit zur Verbesserung der allg. Beweglichkeit (in Schulter- und Hüftgelenken)

 

  1. Gleichgewicht und Orientierung

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung einer Übungseinheit zur Verbesserung der statischen und dynamischen Gleichgewichtsfähigkeit

 

  1. Koordination

Inhalt:            allgemeine und spezielle Vorbereitung einer Übungseinheit zur Verbesserung der Schnelligkeit mit besonderer Beachtung der Rhythmisierungsfähigkeit