Kladistik Tutorial 2: Stammbäume richtig lesen

1. Juni 202321. Mai 2023 von Michael Kubi

Das Konzept der biologischen Evolution ist wohl eine der wichtigsten Disziplinen, die jemals durch die Anwendung wissenschaftlicher Methoden auf die natürliche Welt entstanden sind. Die Evolution aller Organismen, die heute auf der Erde leben und aus ihren Vorfahren entstanden sind, ist der Kern der Genetik, Biochemie, Neurobiologie, Physiologie, Ökologie und anderer biologischer Disziplinen.

Ein Kerngedanke der Evolution ist, dass alle Arten von Tieren, Pflanzen, Pilzen und Mikroorganismen, die jemals auf der Erde gelebt haben, auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Das heißt, alle Lebewesen sind miteinander verwandt und lassen sich in einem evolutionären Stammbaum darstellen.

Die Entstehung des Lebens Teil 6: Chiralität und Enantiomere

1. Juni 202321. Mai 2023 von Michael Kubi

Isomerie

Bei vielen organischen Molekülen findet sich das Phänomen der Isomerie. Isomerie bedeutet, dass die Summenformel des Moleküls die gleiche ist, die Strukturformel jedoch eine andere. Das heißt, dass ein Molekül die gleiche Anzahl von Atomen haben kann, diese aber unterschiedlich angeordnet sein können.

Sehen wir uns hierfür als Beispiel das Propanol an (Abb.1). Propanol gehört zur Familie der Alkohole, welche durch eine OH-Gruppe als funktionelle Gruppe gekennzeichnet sind. Propanol ist ein Alkohol mit drei Kohlenstoffatomen. Beim Propanol kann die OH-Gruppe entweder an einem der äußeren Kohlenstoffatome verbunden sein, dann bezeichnet man diese Form des Propanols als Propan-1-ol (bzw. n-Propanol). Die OH-Gruppe kann aber auch am mittleren Kohlenstoffatom verbunden sein. Die Zahl der Atome, also die Summenformel, ist die gleiche (C₃H₈O; bzw. auch als C₃H₇OH). Die Position der funktionellen Gruppe jedoch eine andere, womit wir eine andere Strukturformel haben. Dieses Isomer des Propanols bezeichnet man als Propan-2-ol. Solche Strukturisomere haben dann auch andere chemische und physikalische Eigenschaften.

Abb. 1: Isomere von Propanol

Chiralität

Neben diesen Strukturisomeren kommt bei organischen Molekülen auch etwas vor, dass man als Chiralität bezeichnet (Abb. 2).

Die Entstehung des Lebens Teil 5: Polymerisation von Biomolekülen

1. Juni 20237. Mai 2023 von Michael Kubi

Einleitung: Grundlagen der Polymerisation

In den letzten beiden Episoden haben wir das Experiment von Miller und weitere Ursuppenexperimente gezeigt, die bestätigen, dass unter abiotischen Bedingungen die Grundbausteine des Lebens: Aminosäuren, Nukleinsäuren, Zucker und Lipide auf natürliche Weise entstehen können. Diese Grundbausteine bezeichnen wir als Monomere. Man konnte belegen, dass sich praktisch alle relevanten Biomoleküle abiotisch, auf der Grundlage physiko-chemischer Gesetze bilden können.

Der nächste Schritt ist es, dass sich die einzelnen Monomere zu komplexeren Makro-Molekülen vereinigen. Man spricht hier von Polymerisation.

Aminosäuren verbinden sich zu Proteinen, Nukleotide zu RNA und DNA. Monosacharide verbinden sich zu komplexeren Kohlenhydraten. Lipide vereinen sich zu komplexeren Lipidschichten, die wir z. B. in Zellmembranen haben (Abb. 1).